기초과학연구원 '핫전자' 세계 첫 측정 성공

나노촉매 표면서 화학전류 확인

기초과학연구원(IBS) 나노물질 또는 화학반응연구단 박정영(KAIST EEWS 대학원 교수) 그룹리더 연구진은 촉매 나노다이오드를 이용, 세계 최초로 나노촉매 반응시 표면에서 발생하는 화학전류를 측정하는데 성공했다고 15일 밝혔다.

이번 연구는 관찰이 어려웠던 나노촉매 위에 생성되는 핫전자(Hot Electron)를 측정하고, 중요성을 이해한 점에서 의미가 있는 것으로 평가되고 있다. 또 핫전자를 이용한 고효율 나노촉매 개발과 다양한 친환경 에너지 저장 및 전환시스템 연구에 도움이 될 것으로 기대되고 있다.

연구진이 새로 개발한 촉매 나노다이오드는 얇은 금속 박막과 반도체로 이뤄진 나노다이오드 표면에 콜로이드 합성법으로 제작한 백금 나노입자를 랑뮤어 블라짓 기법을 통해 제작됐으며 이를 이용한 나노입자에서 발생하는 핫전자의 흐름을 측정하는데 성공했다.

그 결과 나노입자의 크기가 1.7인 경우 4.2나노미터 크기의 촉매보다 촉매활성도가 50% 증가한 것은 물론 화학전류 생성효율이 5배 증가한 것으로 확인됐다.

연구성과는 세계적 화학저널인 안게반테 케미 2월 4일자 온라인판에 게재됐으며 논문의 혁신성을 인정받아 핫 페이퍼에 선정, 오는 28일 발간되는 저널의 속표지를 장식할 예정이다.

박정영 그룹리더는 “나노물질 표면에서 일어나는 화학촉매와 핫전자간 반응 메커니즘에 대한 이해에 이론적 기반을 제공했다”며 “핫전자를 이용한 고효율 나노촉매 개발과 에너지 소모 절감을 통해 에너지 및 환경분야에도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이영록 기자