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액상서 반응하는 '나노입자' 고해상도 관찰 성공

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액상서 반응하는 '나노입자' 고해상도 관찰 성공

2019.11.19 13:44
박정원(왼쪽)∙현택환(가운데) 서울대 공대 화학생물공학부 교수와 강기석(오른쪽) 재료공학부 교수 연구팀이 액상 환경에서 작동하는 나노입자의 촉매 특성을 고해상도로 실시간 관찰하는데 성공했다. 서울대 공대 제공
박정원(왼쪽)∙현택환(가운데) 서울대 공대 화학생물공학부 교수와 강기석(오른쪽) 재료공학부 교수 연구팀이 액상 환경에서 작동하는 나노입자의 촉매 특성을 고해상도로 실시간 관찰하는데 성공했다. 서울대 공대 제공

국내 연구팀이 차세대 촉매물질로 꼽히는 나노입자의 액상 촉매 특성을 고해상도로 관찰하는데 성공했다. 차세대 연료전지나 난치병 치료를 위한 인공 효소 개발에 도움이 될 것이라는 게 연구팀의 설명이다.


서울대 박정원∙현택환 화학생물공학부 교수와 강기석 재료공학부 교수 연구팀은 액상 환경에서 작동하는 나노입자의 촉매 특성을 고해상도로 실시간 관찰하는데 성공했다고 18일 밝혔다.


나노입자는 표면적이 1에서 100나노미터(㎚∙10억분의 1m)인 입자다. 금, 백금과 같은 촉매 나노입자는 표면적이 넓어 촉매 효율을 높일 수 있다는 특징때문에 차세대 촉매물질로 주목받고 있다. 하지만 더욱 높은 성능의 나노입자 촉매 설계를 위해 실제 촉매가 작동하는 액상 환경에서 나노입자의 촉매 특성 관찰이 필요한 상황이다.


연구팀은 실시간 액상 투과전자현미경을 도입했다. 다양한 반응 환경에서 수십 나노미터 크기의 세륨 산화물 나노입자를 고해상도로 관찰했다. 세륨 산화물은 연료전지 및 생체의료, 석유화학 분야에서 사용되는 물질이다. 연구팀은 관찰한 결과를 가지고 세륨산화물 나노입자의 산화 및 환원 촉매 특성을 분석했다. 


그 결과 세륨산화물 나노입자의 각 결정면이 접하고 있는 액체 환경에 따라 촉매 성능이 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 액체 환경이 전체 촉매입자의 성능에 지배적 요인으로 작용한다고 분석했다. 


박 교수는 “실제 응용 현장에서 나노입자의 촉매 특성을 직접 분석할 수 있다”며 “차세대 연료전지, 난치병 치료를 위한 인공 효소, 고성능 석유화학 촉매 개발에 기여할 것”이라고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국화학회지’ 지난달 23일자에 발표됐다.
 

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