화학공학소재연구정보센터
  • 차세대 촉매의 핵심인 개별 나노입자에 대한 연구등록일 : 2015/10/17
  • 몇 십억 개의 나노입자를 동시에 사용하는 것이 아니라 한 번에 한 개의 단일 나노입자 위의 촉매 프로세스를 조사하는 것은 나노입자에 대한 촉매 반응을 더 깊게 이해하는데 큰 도움을 준다. 이것은 찰머스 공과대학(Chalmers University of Technology)의 연구진이 5년 동안에 360만 SEK의 기금을 쏟는 이유이다. 이 연구결과는 새롭고 지속 가능한 에너지 기술 및 화학 합성 분야에 새로운 길을 열어 줄 수 있을 것이다.

    “우리는 단일 나노입자를 이용해서 액체 또는 가스의 수송을 제어할 수 있는 완전히 새로운 나노반응기를 제조하기를 원했다”고 Christoph Langhammer 조교수가 말했다. 나노반응기는 100나노미터의 지름을 가진 채널로 구성된다. 이 채널은 크기, 형상, 화학적 조성을 제어한 단일 나노입자가 첨가되어 있다. 반응물 분자를 포함하는 액체가 채널의 한 쪽 끝에 주입될 때, 이것은 촉매 나노입자와 상호작용할 것이고, 이런 미팅을 가진 분자들은 다른 쪽 끝으로 나가게 될 것이다.

    “이런 유형의 나노채널은 한 개의 나노입자에서 일어나는 촉매 프로세스를 수집할 수 있을 것이다. 구체적으로 말하면, 이것은 검출할 수 없는 범위까지 희석되지 않을 정도의 충분히 작은 부피 속에 분자를 농축시킨다. 따라서 이것은 채널로부터 나가는 반응물 분자가 특별한 나노입자와 결합되게 하고, 우리는 이것을 분석한다. 또한 이번 연구진은 양자 기계 계산을 직접적으로 수행할 수 있다는 것을 보여주는데, 이것은 한 개의 나노입자 기반으로 수행되기 때문에 이 프로젝트의 일부이다. 따라서 우리의 실험과 제 1 원리 계산과 비교할 수 있을 것”이라고 Christoph Langhammer 조교수가 말했다.

    이번 연구진은 5년 동안에 완벽한 촉매 프로세스를 조사하기 위해서 완전히 새로운 방식의 나노반응기를 만들 예정이다. 이런 방식으로 달성된 기본적인 이해는 산업용 화학물질과 연료의 더 친환경적인 촉매를 만들기 위해서 새로운 재료의 제조에 중요할 수 있다. 이것은 이산화탄소 배출 또는 기타 환경적인 오염물질의 배출을 감소시킬 수 있다. 그러나 장기 목표를 달성하기 위해서, 많은 작은 단계들이 수행될 필요가 있다.

    “우리가 새로운 장치를 만들 필요가 있고 나노채널 속에 각각의 습식 화학적으로 합성된 나노입자들을 수집할 수 있는 방법을 알 필요가 있다. 이것은 주요 문제이고, 우리는 실수를 통해서 이것을 배울 것이다. 우리가 5년 동안의 연구 자금을 얻음으로써 이 분야의 연구를 지속적이고 체계적으로 수행할 수 있을 것”이라고 Christoph Langhammer 조교수가 말했다.

    “우리는 상당히 젊고 의욕이 넘치는 연구진으로 구성되어 있고, 촉매 과학 속에 새로운 실험적인 패러다임을 생성하고 첨단 연구를 수행할 예정”이라고 Christoph Langhammer 조교수가 말했다. 이 연구는 발렌베르 재단(Knut and Alice Wallenberg Foundation)으로부터 자금을 지원받았다.

    그림. 단일 나노입자 위의 촉매 프로세스를 보여주는 이미지.
  • 키워드 : 촉매, 단일 나노입자, 나노기술, 에너지
  • 출처 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑