국내 연구진이 나노촉매 표면의 화학반응을 실시간으로 관찰할 수 있는 촉매 나노다이오드 장치를 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 나노물질 및 화학반응 연구단의 박정영 교수(KAIST EEWS 대학원)팀이 세계 최초로 촉매 나노다이오드를 이용해 나노촉매 반응 시 표면에서 발생하는 화학전류를 측정하는데 성공했다고 15일 밝혔다.나노촉매 분야는 넓은 표면적과 높은 반응성을 지니고 있어 꾸준히 연구돼왔다.
하지만 표면에서 분자의 탈착이나 활성을 일으키는 기초현상인 '핫전자(Hot Electron)'의 수명이 매우 짧아, 이를 측정하는데 큰 어려움이 있었다. 연구진은 얇은 금속 박막과 반도체로 이루어진 나노다이오드 표면 위에 1.7㎚(나노미터)와 4.5㎚ 크기의 백금 나노입자를 단층으로 제작하는 방식으로 촉매 나노다이오드를 개발했다.
이를 이용해 나노입자에서 발생하는 핫전자를 측정하고 이것이 효과적으로 화학전류로 검출되는 것을 확인했다. 관찰 결과 나노입자의 크기가 1.7㎚인 경우, 4.2㎚ 크기의 촉매보다 촉매활성도가 50% 증가했고, 동시에 화학전류 생성효율이 5배 높아졌다.
박정영 교수는 "핫전자를 이용한 고효율 나노촉매의 개발과 에너지 소모 절감을 통해 에너지와 환경분야에도 기여할 것으로 기대된다"고 말했다. 연구성과는 세계적인 화학저널인 '안게반테 케미'(Angewandte Chemi International Edition) 4일자 온라인판에 게재됐다.
백나영기자 100na@
기초과학연구원(IBS)은 나노물질 및 화학반응 연구단의 박정영 교수(KAIST EEWS 대학원)팀이 세계 최초로 촉매 나노다이오드를 이용해 나노촉매 반응 시 표면에서 발생하는 화학전류를 측정하는데 성공했다고 15일 밝혔다.나노촉매 분야는 넓은 표면적과 높은 반응성을 지니고 있어 꾸준히 연구돼왔다.
하지만 표면에서 분자의 탈착이나 활성을 일으키는 기초현상인 '핫전자(Hot Electron)'의 수명이 매우 짧아, 이를 측정하는데 큰 어려움이 있었다. 연구진은 얇은 금속 박막과 반도체로 이루어진 나노다이오드 표면 위에 1.7㎚(나노미터)와 4.5㎚ 크기의 백금 나노입자를 단층으로 제작하는 방식으로 촉매 나노다이오드를 개발했다.
이를 이용해 나노입자에서 발생하는 핫전자를 측정하고 이것이 효과적으로 화학전류로 검출되는 것을 확인했다. 관찰 결과 나노입자의 크기가 1.7㎚인 경우, 4.2㎚ 크기의 촉매보다 촉매활성도가 50% 증가했고, 동시에 화학전류 생성효율이 5배 높아졌다.
박정영 교수는 "핫전자를 이용한 고효율 나노촉매의 개발과 에너지 소모 절감을 통해 에너지와 환경분야에도 기여할 것으로 기대된다"고 말했다. 연구성과는 세계적인 화학저널인 '안게반테 케미'(Angewandte Chemi International Edition) 4일자 온라인판에 게재됐다.
백나영기자 100na@
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