국내 연구진, 나노촉매 발생 화학전류 측정 성공

촉매 나노 다이오드 우수성 입증

국내 연구진이 촉매 나노다이오드를 이용해 나노촉매 반응 시 표면에서 발생하는 화학전류를 측정하는데 성공했다.

미래창조과학부 소속 기초과학연구원(IBS)의 나노물질 및 화학반응 연구단 박정영 그룹리더(KAIST EEWS대학원 교수) 연구진은 나노촉매 표면의 화학반응을 실시간으로 관찰할 수 있는 촉매 나노다이오드 장치를 새롭게 개발해 나노촉매 표면에서 발생한 핫전자가 효과적으로 화학전류로 검출됨을 확인했다.

이로써 핫전자를 이용한 고효율 나노촉매 개발과 다양한 친환경 에너지 저장과 전환시스템 연구에 도움이 될 것으로 기대된다. 나노촉매 분야는 넓은 표면적과 높은 반응성을 갖고 있어 꾸준히 연구되고 개발돼왔으나, 표면에서 분자의 탈착 및 활성을 일으키는 기초현상인 핫전자의 수명이 매우 짧아 이를 측정하는데 큰 어려움이 있었다.

연구진은 수소 산화반응 중 금속 나노촉매 표면에서 발생한 핫전자 흐름을 검출하고 더 나아가 나노입자의 크기에 따른 촉매활성도 및 촉매 에너지 변화를 정략적으로 비교하는데 성공했다.

박정영 IBS 나노물질 및 화학반응 연구단 그룹리더는 “이번 연구는 나노 물질 표면에서 일어나는 화학촉매와 핫전자 간 반응 메커니즘에 대한 이해에 이론적 기반을 제공했다”며 “핫전자를 이용한 고효율 나노촉매의 개발과 에너지 소모 절감을 통해 에너지 및 환경분야에도 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구성과는 화학저널인 안게반테 케미(Angewandte Chemi International Edition, IF 11.336) 2월 4일자 온라인에 게재됐고, 논문의 혁신성을 인정받아 핫 페이퍼(Hot paper)에 선정돼 2월 28일 발간되는 저널의 속표지(frontispiece)를 장식할 예정이다.