고분자 사슬과 무기 나노입자는 유사한 크기와 표면 화학적 특성을 지니고 있기 때문에, 고분자 사슬 구조를 정교하게 설계하면 나노입자의 정렬 및 분산 상태를 효과적으로 제어할 수 있다. 특히, 복합체 내부에 다수의 나노입자를 도입하거나, 서로 다른 특성을 가진 이종 나노입자를 동시에 도입할 경우, 각 나노입자의 고유한 기능을 유지하면서도 상호작용을 통해 새로운 물리적·화학적 특성을 유도할 수 있다. 이러한 기반 위에서, 우리 실험실은 고분자-나노입자 복합체의 구조 제어를 통해 플라즈몬 및 촉매 분야에 대한 가능성을 탐구하고 있다.
전해질이 도입된 고분자 멤브레인, 고분자 하이드로젤, 또는 다공성 고분자구조체에 온도나 압력과 같은 외부 자극을 가하면, 고분자 복합체 내부에서 이온 전도가 유도된다. 이때, 고분자의 화학구조 나노구조를 정밀하게 조절하면 양이온과 음이온의 이동을 선택적으로 분리할 수 있고, 그에 따라 복합체 내부에 전위차를 발생시킬 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로, 우리 실험실에서는 외부 자극을 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 기술과, 외부 자극을 정밀하게 감지할 수 있는 센서 기술에 대한 연구를 수행하고 있다.
석유 기반 플라스틱에 대한 환경적 우려가 증가함에 따라, 이를 대체할 수 있는 바이오 플라스틱 대한 관심이 점차 확대되고 있다. 그러나, 바이오 플라스틱은 석유계 플라스틱에 비해 상대적으로 높은 가격과 물성이 열세라는 한계를 지닌다. 이에 우리 연구실에서는 나노복합체 형성을 통해 바이오 플라스틱의 물성을 개선하는 연구를 수행하고 있다. 특히 재생 가능한 자원에서 유래한 바이오 나노필러를 활용하여 고분자와 복합화함으로써, 물성 향상과 기능성 부여를 달성할 수 있는 있는 친환경 고분자 복합체를 연구하고 있다.