기자명 문병도 기자
  • 입력 2019.11.19 10:17

박정원, 현택환, 강기석 서울대 교수 공동 연구팀

액체 속 촉매입자 관찰 플랫폼 (그림제공=서울대)

[뉴스웍스=문병도 기자] 박정원, 현택환 서울대 화학생물공학부 교수와 강기석 재료공학부 교수의 공동 연구팀이 액상 환경에서 작동하는 나노입자의 촉매특성을 실시간·고해상도로 관찰하는 데 성공했다.

나노입자는 작은 크기에서 기인한 독특한 물질 특성을 바탕으로 에너지 및 재료화학 분야에서 차세대 촉매물질로 주목받고 있다. 그러나

실제로 촉매가 작동하는 액상 환경에서 나노입자의 촉매 특성을 관찰하는 것은 매우 어려운 일이었다. 이로 인해 더욱 높은 성능의 나노입자 촉매를 설계하는 데 한계가 있었다.

연구진은 실시간 액상 투과전자현미경을 이용한 최신 분석기술을 도입했다.

그 결과 연료전지·생체의료·석유화학 분야에서 널리 사용되는 물질인 세륨산화물(CeO2) 나노입자의 촉매 특성을 실시간으로 관찰하는 데 성공했다.

연구진은 다양한 반응 환경에서 수십 나노미터 크기의 세륨 산화물 나노입자의 에칭 현상을 고해상도로 관찰함으로써 세륨산화물 나노입자의 산화·환원 촉매특성을 각 결정면 수준에서 분석했다.

나노입자 각 결정면이 접하고 있는 액체 환경에 따라 촉매 성능이 역동적으로 바뀌며, 전체 촉매입자의 성능에 지배적인 요인으로 작용함을 세계 최초로 입증했다.

박정원 교수는 “연구를 통해 실제 응용현장에서 나노입자의 촉매 특성을 직접 분석할 수 있는 플랫폼을 개발했다”라며, “차세대 연료전지, 난치병 치료를 위한 인공 효소, 고성능 석유화학 촉매 개발에 큰 파급 효과가 있을 것”이라고 설명했다.

기초과학연구원, 한국연구재단, 삼성 미래기술육성성재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 세계적으로도 주목받아 권위있는 국제 학술지인 미국화학학회지에 지난달 23일자로 게재됐다. 

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