에너지 및 전자 전달에 대한 반응 초기의 펨토초 분자동역학이 화학 현상의 운명을 결정한다. 펨토초 시간 영역에서는 다양한 양자 상태들이 동시에 관여하여 진동 결맞음, 전자 결맞음, 핵-전자 커플링 등의 양자 결 맞음 현상을 나타낸다. 이의 중요성이 최근에 와서 주목받고 있으나, 양자 결맞음 현상을 규명할 실험 및 이 론적 방법론이 확립되지 않고 있다. 이에 본 연구단은 실험 및 이론의 전문성을 통합하는 새로운 접근법을 개발하여 이 난제에 도전하고자 한다. 작은 유기분자로부터 기능성 재료 및 바이오시스템에 이르기까지 이 현상들을 양자동역학 실험과 이론으로 규명하고 더 나아가 양자역학적 결맞음을 제어하여 에너지 및 전자 전달의 기능을 증강시키는 것을 목표로 한다. 이러한 연구단의 목표를 이루기 위하여 다음과 세부 목표를 정립하고 연구를 수행한다. (1 그룹) 단분자 양자결맞음 연구를 위한 분광학 및 양자이론의 기초를 확립하며, 전자전달, 에너지 전달 기 술을 위한 전자, 전자-진동 및 진동 결맞음 메커니즘을 연구한다. 이를 바탕으로 양자결맞음 양자동력학과 단분자 기능과의 상관관계를 연구하고 양자결맞음의 생성 및 소멸 사이의 균형 조절을 통한 기능 최적화를 시도한다. 나아가 양자결맞음 제어를 통한 전하전달 및 에너지전달 가속화/증강 기술을 개발하여 전자 및 진동 양자상태의 직접 조절을 통한 화학 반응 제어를 시도한다. (2 그룹) 전자 결맞음 현상을 위한 다차원 분광법을 개발하고 비평형-dynamical mean field 이론을 개발 하며, 양자 결맞음 연구를 위한 분자클러스터 및 무기 나노클러스터 기반의 초격자 구조체 합성하여 분자클 러스터/나노시스템의 크기 및 모양 제어를 통한 전자 결맞음 현상을 규명한다. 이를 바탕으로 초격자 구조 체의 전자, 에너지 및 광전자 전달 특성 규명을 통한 기능 향상을 시도한다. (3 그룹) 양자결맞음 분광학 연구 장치와 이온이동도-질량분석기술의 접목을 시도하며, 펨토초 X-선 회절/ 산란을 이용한 물질의 구조와 결맞음 및 진동 결맞음 연구를 위한 방법론을 개발한다. 또한, 거대 분자에서 의 진동 및 전자-진동 결맞음 시뮬레이션 기법을 개발하고, 양자동역학 현상으로 유발되는 염료 및 생체분 자의 구조/형태 변화를 측정하는 연구 기법과 시간분해 형광을 이용한 형광 단백질의 양자동력학 연구를 수행한다. 이를 바탕으로 생체분자 반응에서의 초기 단계 동역학 연구를 통한 양자역학적 반응 경로를 규 명하고 반응 제어를 시도한다