Research Area

We develop and apply advanced electron microscopy to understand the structure, chemistry, and dynamics of materials across scales.

Battery Materials

Battery Materials 배터리 소재

Battery performance is measured at the cell level, but the origins of degradation hide at the atomic scale. We investigate capacity fade and impedance rise in next-generation energy storage materials, including all-solid-state batteries, Na/K-ion batteries, and Ni-rich cathodes. Advanced electron microscopy reveals buried interfaces, ion transport pathways, and the structural changes that govern electrode lifetime. By connecting these observations with electrochemical data, we uncover process–structure–performance relationships and identify routes to better materials. 배터리의 성능은 셀 단위로 측정되지만, 열화의 원인은 원자 스케일에 숨어 있습니다. 우리 연구실은 전고체 배터리, Na/K 이온 배터리, 하이니켈 양극재 등 차세대 에너지 저장 소재에서 발생하는 용량 감소와 임피던스 증가의 근본 원인을 규명합니다. 첨단 전자현미경으로 매립 계면과 이온 수송 경로, 전극 수명을 좌우하는 구조 변화를 정밀하게 관찰합니다. 이를 전기화학 데이터와 결합하여 공정–구조–성능 상관관계를 밝히고, 더 오래 작동하는 소재의 설계 방향을 제시합니다.

Hydrogen & Semiconductor Materials

Hydrogen & Semiconductor Materials 수소 및 반도체 소재

The performance of a catalyst or semiconductor can be shaped by changes confined to a few atomic layers. We extend our microscopy expertise to hydrogen production and fuel-cell catalysts, as well as semiconductor interfaces where defects, strain, and local electric fields govern function. Imaging, diffraction, and spectroscopy connect atomic arrangements with chemical and electronic structure. Through gas-cell experiments, 4D-STEM, and monochromated EELS, we are developing ways to reveal why materials activate, degrade, or change their properties under working conditions. 촉매의 활성과 반도체의 물성은 수 원자층의 작은 변화에 의해 달라질 수 있습니다. 우리 연구실은 수소 생산·연료전지 촉매의 반응과 열화, 그리고 결함·변형률·국소 전기장이 기능을 좌우하는 반도체 계면으로 분석 영역을 확장합니다. 이미징·회절·분광을 결합하여 원자 배열과 화학적·전자적 구조를 함께 해석합니다. Gas-cell 실험, 4D-STEM, monochromated EELS를 통해 작동 환경에서 소재가 활성화되거나 성능을 잃는 원인을 밝히고, 촉매와 전자 소재의 설계에 필요한 단서를 찾습니다.

In Situ / Operando Reaction Imaging & Analysis

In Situ / Operando Reaction Imaging & Analysis In situ/Operando 반응 관찰 및 해석 기술

Most electron microscopy captures a frozen snapshot of a material. In situ and operando techniques move beyond that limit, allowing us to follow reactions as atoms, phases, and interfaces reorganize under electrical, thermal, or chemical stimuli. Our real-time studies of alloying anodes connect ion diffusion, reaction-front migration, and volume expansion with the mechanisms that govern material behavior. Building on this experience, we are extending dynamic microscopy to gas-cell experiments and correlative 4D-STEM / EELS analysis of hydrogen and catalyst materials. 대부분의 전자현미경 분석은 소재를 특정 순간에 멈춰 놓은 스냅샷에 기반합니다. In situ/operando 기법은 이 한계를 넘어, 전기·열·화학적 자극에 따라 원자와 상, 계면이 실시간으로 재편되는 모습을 포착합니다. 우리 연구실은 합금계 음극의 반응을 직접 관찰하여 이온 확산, 반응 프론트의 이동, 부피 팽창을 소재의 거동을 지배하는 메커니즘과 연결해 왔습니다. 이러한 경험을 바탕으로 Gas-cell 실험과 4D-STEM·EELS 연계 분석을 확장하여 수소·촉매 소재의 동적 반응을 해석합니다.

AI Data Segmentation & Quantitative Electron Microscopy

AI Data Segmentation & Quantitative Electron Microscopy AI data segmentation과 전자현미경 정량해석 기술

A single microscopy image can contain thousands of particles and interfaces, while 4D-STEM and EELS generate vast multidimensional datasets. Turning these observations into meaningful measurements requires reliable identification of the regions we want to analyze. AEML develops AI-assisted segmentation workflows that separate particles, coatings, pores, and other regions of interest, then quantify their size, shape, and spatial distribution. By connecting these regions with diffraction and spectroscopy, we extend local observations into statistically meaningful materials analysis. 전자현미경 영상에는 수많은 입자와 계면이 담겨 있으며, 4D-STEM과 EELS는 단일 실험에서도 방대한 다차원 데이터를 만들어냅니다. 이를 의미 있는 측정값으로 바꾸려면 분석하려는 관심 영역(ROI)을 정확하게 구분하는 기술이 필요합니다. AEML은 AI를 활용하여 입자·코팅층·기공 등 필요한 영역을 분할하고, 크기·형상·공간 분포를 정량화하는 워크플로우를 개발합니다. 나아가 분할된 영역을 회절·분광 정보와 연결하여, 국소 관찰을 통계적으로 유의미한 소재 해석으로 확장합니다.

3D Structure & Correlative Electron Microscopy

3D Structure & Correlative Electron Microscopy 3차원 구조와 상관 전자현미경 분석 기술

Materials are inherently three-dimensional, yet a two-dimensional projection cannot fully reveal pore connectivity, crack pathways, or buried interfaces. AEML uses STEM tomography and FIB-SEM serial sectioning to reconstruct complex microstructures in three dimensions. We connect these volumes with imaging, diffraction, and chemical analysis of the same regions, linking electrode-scale architecture to local structure and composition. This correlative approach supports the design of transport pathways and the understanding of failure in functional materials. 소재는 본질적으로 3차원이지만, 2차원 투영상만으로는 기공의 연결성, 균열의 진행 경로, 매립 계면의 형태를 충분히 이해하기 어렵습니다. AEML은 STEM 토모그래피와 FIB-SEM 연속 절편 기법을 활용해 복잡한 미세구조를 3차원으로 재구성합니다. 같은 영역의 이미징·회절·화학 분석을 연결하여 전극 수준의 구조와 국소 조성·결정구조를 함께 해석합니다. 이를 통해 물질 수송 경로의 설계와 기능성 소재의 파괴·열화 메커니즘 규명에 필요한 입체적인 정보를 제공합니다.