나노기술 및 정책 정보

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● 한국과학기술원의 김일두, 최성율 교수 공동연구팀이 강한 빛(400~900nm 파장)을 금속산화물 나노시트에 짧게 조사해, 0.02초 만에 다성분계 금속 합금 나노입자 촉매를 합성하고, 이를 극미량의 황 기반 생체지표(biomarker) 가스를 감지할 수 있는 가스 센서 플랫폼에 적용

● 황화수소는 구취, 메틸머캅탄 가스는 잇몸병 환자에게서 높은 농도로 배출되는 생체지표 가스로서 이를 선택적으로 감지하는 것이 중요

● 이에 연구팀은 전자가 속박 상태에서 자유롭게 벗어나기 위해 필요한 밴드갭을 키워 빛 흡수율이 낮은 백색 산화물 나노소재에서의 광열효과를 극대화하는 전략을 최초로 제시

● 연구팀은 금속산화물의 상을 제어함과 동시에 다성분계 금속 나노입자 촉매를 대기 중에서 0.02초 만에 광열 합성하는 데 성공

● 합성한 다성분계 입자 촉매들이 결착된 금속산화물 나노시트를 센서 소재로 활용해 세계 최고 수준의 황 기반 가스 감지 성능을 구현

● 특히, 백금(Pt)과 3성분계 백금-루테늄-이리듐(PtRuIr) 촉매가 각각 결착된 주석산화물의 경우 1ppm(백만분의 일) 수준의 황화수소(H₂S)와 디메틸설파이드(C₂H₆S) 가스에 대해 약 3,165배, 6,080배에 달하는 세계 최고 수준의 저항 변화비 특성을 나타냄을 확인

● 해당 연구는 호흡 가스를 분석해 질병을 조기 모니터링하는 자가 진단 호흡 센서기기의 상용화에 효과적으로 적용될 것으로 기대

※ Chem 게재(2022.04.14.), “Flash-thermochemical engineering of phase and surface activity on metal oxides”

※ 한국연구재단(중견연구자사업, 미래소재디스커버리사업), 과학기술정보통신부, 산업통상자원부 지원