마헨드라 쿠마르 순카라
Conn 재생에너지 연구센터 소장
화학공학과 교수
루이빌대학교
미국 켄터키주 루이빌
교육:
- 미국 오하이오주 클리블랜드 Case Western Reserve University 박사
- 석사, Clarkson University, 포츠담, 뉴욕, 미국
- B.Tech., Andhra University, Waltair, AP, 인도
학생들을 위한 조언:
"주사전자현미경으로 교육을 탐색하고 관찰을 시작하세요."
연결:
업무 초점:
Mahendra Kumar Sunkara는 태양광 발전, 태양 연료, 바이오 연료, 에너지 저장 및 첨단 에너지 재료 분야의 큰 과제를 해결하기 위해 R&D 센터를 지휘하고 있습니다. Conn Center에는 12명의 핵심 직원이 있으며, 그 중 8명은 다양한 주제를 주도하는 저명한 연구자이며, 4명의 행정/기술 직원은 다양한 센터의 활동을 지원합니다. Conn Center는 또한 고급 재료 특성화, 재료 제조, 에너지 장치 프로토타이핑 및 테스트, 태양광, 에너지 저장, 바이오매스 및 바이오 연료를 위한 확장 가능한 제조 시설을 포함하는 20,000평방피트 이상의 실험실 공간에 걸친 독특한 R&D 시설을 유지 관리하고 있습니다. 이 센터는 또한 곧 설립될 연구 단지와 제품 구현 연구소의 혁신을 정의하는 데 중요한 역할을 합니다.
회견:
Q: 귀하의 진로가 나노기술에 초점을 맞추고 있다는 것을 처음 알게 된 것은 언제입니까?
Sunkara: 대학원 과정에서 저는 전기도금과 화학 기상 증착에서 결정의 핵 생성과 성장 메커니즘에 매료되었습니다. 박사과정 동안 나는 증기상에서 다이아몬드 결정의 핵형성을 살펴보고 작은 결정과 결함의 역할, 최종 형태, 성장 동역학 및 대형 단결정 성장 능력에 대한 성장 메커니즘을 살펴보기 시작했습니다. 이는 나노크기 다이아몬드 결정의 구조와 형태를 조사하는 데 상당한 관심을 불러일으켰습니다. 1996년에 학업을 시작했을 때 저는 플라즈마 보조 화학 기상 증착 공정을 사용하여 나노와이어 및 나노입자에 대한 연구 프로그램을 시작했으며 1차원 재료의 확장 가능한 제조 공정과 다양한 에너지 변환 및 저장 응용 분야의 성능을 조사하기 시작했습니다.
Q: 현재 어떤 나노기술 응용을 연구하고 있나요?
Sunkara: 우리는 아마도 하루에 몇 Kgs 규모의 분말과 넓은 영역에 걸친 수직 배열의 나노와이어 생산 규모를 확대하는 데 초점을 맞춘 전 세계에서 몇 안 되는 연구 그룹 중 하나일 것입니다. 이러한 독특한 기능으로 인해 우리는 현재 이를 태양 연료, 전기촉매, 이종 촉매 및 이산화탄소 흡착제 응용 분야에 사용하는 데 중점을 두고 있습니다. 우리 그룹은 1차원 성장의 동적 몬테카를로 시뮬레이션, 새로운 2-D 재료, 자가 촉매 작용, 비촉매를 사용한 성장과 같은 비전통적 프로세스를 사용하여 1차원 결정의 제안 및 합리화된 성장에 대한 몇 가지 독특한 작업을 수행했습니다. 금속 및 증기-고체 메커니즘을 개발했으며 몇 초 정도의 반응 시간 규모로 확장성이 뛰어난 고유한 프로세스도 개발했습니다.
Q. 나노기술을 활용하면서 가장 보람찬 점은 무엇인가요?
Sunkara: 나노 물질을 다루고 다양한 응용 분야에 통합하는 연구실에서는 지루할 틈이 없습니다. 엔지니어링된 1차원 재료를 사용함으로써 우리는 여러 에너지 변환 및 저장 응용 분야의 성능을 최신 기술에 비해 훨씬 더 향상시킬 수 있었습니다. 또한, 나노크기 물질의 합성을 통해 우리는 준안정으로 간주되고 전통적인 기술을 사용하여 만들 수 없는 몇 가지 독특한 물질을 합성할 수 있었습니다. 예를 들어, 작은 탄소 구조에 대한 조사를 통해 n-다이아몬드 상의 구조에 대한 통찰력을 얻을 수 있었습니다. 마찬가지로, 1차원 재료를 한 구성에서 다른 구성으로 변환하는 동안 새로운 재료가 형성된 예가 더 많이 있습니다. 따라서 기회는 무궁무진해 보이며 나노 규모의 재료와 공정을 사용하여 다양한 응용 분야를 생각해 볼 수 있습니다.
Q: 당신이 작업한 일이 세상에 어떻게 긍정적인 영향을 미쳤는지 보여주는 예가 있습니까?
Sunkara: 많은 예가 있습니다. 제가 제공할 주요 사례 중 하나는 실리콘 나노와이어와 같은 1차원 물질 성장을 위해 비촉매 금속(예: 갈륨)을 사용하는 개념의 발명으로 나노와이어 성장을 위한 다양한 확장 가능한 프로세스가 가능해졌다는 것입니다. 그동안 연구자들은 1차원 물질을 성장시키기 위해서는 금, 철 등 촉매금속이 필수라고 믿었다. 우리의 발명과 프로세스 개념은 나노와이어 분말을 대량으로 만들고 넓은 영역에 걸쳐 배열하기 위한 확장 가능한 제조 프로세스로 이어졌습니다. ZnO 나노와이어를 기반으로 한 촉매 제품 중 하나는 스타트업(Advanced Energy Materials, LLC)을 통해 디젤 및 기타 연료의 황을 수백ppm에서 1ppm까지 제거하기 위해 상업적으로 제공되고 있습니다. 이 제품은 향후 1~2년 내에 전 세계적으로 구현될 예정입니다.
Q: 지금까지 나노기술이 세계에 미친 가장 큰 영향은 무엇이라고 생각하시나요?
Sunkara: 나노기술이 영향을 미친 하나의 응용 분야나 영역을 정확히 찾아내는 것은 어렵습니다. 오히려 나노기술은 디스플레이용 박막, 복합재, 에너지 변환 및 저장, 화학 및 생물의학 센서, 의료 치료 등 다양한 응용 분야에 걸쳐 유비쿼터스적인 영향을 미쳤습니다.
Q: 미래에 나노기술이 어떻게 응용될 것으로 예상하는지 예를 들어주세요.
Sunkara: 미래의 응용 분야에는 유연한 플랫폼의 나노 규모 재료 및 프로세스와 관련된 엔지니어링 장치 및 센서와 글로벌 규모의 주문형 및 필요에 따라 장치 제조가 포함될 것입니다.
Q: 팀 상황에서 더 많이 일하시나요, 아니면 혼자 더 많이 일하시나요?
Sunkara: 저는 루이빌 대학교에서 팀을 이끌었습니다. 어떤 경우에는 NASA Ames의 Meyya Meyyappan 박사, 켄터키 대학교의 Madhu Menon 박사, Miran Mozetic/Dr. 등 다른 기관의 여러 과학자들과 협력했습니다. Institute Jozef Stefan 등의 Uros Cvelbar
Q: 팀으로 더 많이 일한다면 팀원들의 다른 전문 분야는 무엇입니까?
Sunkara: Jozef Stefan 연구소의 공동 작업자들은 플라즈마 및 플라즈마 공정에 대한 뛰어난 전문 지식을 갖고 있었습니다. NASA Ames의 동료는 센서 및 장치용 나노와이어에 대한 훌륭한 지식을 갖고 있었습니다. 그리고 University of Kentucky의 동료는 새로운 2-D 재료와 같은 신재료 예측을 위한 컴퓨터 기술 사용에 대한 뛰어난 전문 지식을 갖고 있었습니다.
Q: 어렸을 때부터 과학이나 공학에 관심이 있었나요? 그때 당신의 경험은 어땠나요?
Sunkara: 저는 어린 시절부터 항상 반에서 1등을 했고 항상 과학과 공학 분야에 관심이 있었습니다. 물론 학창시절에는 연구에 대한 노출이 별로 없었습니다. 저는 항상 연구와 기술적 발견에 매료되어 왔습니다.
Q: 대학에서의 훈련이 나노기술 작업에 도움이 되었나요?
Sunkara: Case Western Reserve University에서 박사 과정을 밟는 동안 John Angus 교수의 감독하에 훌륭한 멘토링과 훈련을 받았습니다. 그는 나에게 결정 성장을 위한 원자론적 메커니즘의 관점에서 생각하는 방법을 가르쳐 주었고, 고체의 핵 생성과 성장을 탐구하는 데 관심을 갖게 했습니다. 그는 내가 당연한 것에 의문을 제기하도록 영감을 주었고 다르게 생각하도록 격려했습니다.
Q: 만약 다시 이 일을 해야 한다면, 여전히 나노기술 응용에 집중하시겠습니까?
순카라: 네. 나는 여전히 나노기술 응용에 집중할 것입니다. 이 길이 척도는 재료와 공정 모두에 흥미롭습니다. 분자 세계와 거시 세계를 연결하면서 재료와 소자의 거동에 큰 영향을 미칩니다.
Q: 고등학생이나 대학생이 나노기술에 관심이 있다면, 그러한 역할을 맡을 준비를 돕기 위해 어떤 조언을 해주실 수 있나요?
Sunkara: 대학 교수로서 많은 고등학생과 학부생들이 나노기술에 관심을 갖고 저에게 접근합니다. 먼저 주사전자현미경으로 훈련하고 관찰을 시작하는 것이 좋습니다. 학위를 취득하려는 경우 가능하다면 재료 특성화, 고체 물리학, 광학 및 전기적 특성, 전산 재료 과학을 포함한 다양한 과정을 수강할 것을 강력히 권장합니다.
