나노기술 및 정책 정보

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● 영국 University of Cambridge의 Jenny Z. Zhang 박사 연구팀이 박테리아 군집을 위한 고층의 나노빌딩 전극을 제작하여 햇빛과 물만으로 전기를 생성할 수 있도록 유도

● 실리콘 기반의 태양전지, 바이오에너지 등 현재의 재생에너지 기술은 광물에 대한 의존, 생물다양성 손실, 높은 토지 의존도와 같은 한계점을 보유

● 시아노박테리아는 지구상에서 가장 풍부한 생명체이며, 연구자들은 이러한 박테리아에서 에너지를 추출하기 위해 박테리아의 광합성 메커니즘을 활발히 연구 중

● 특히, 시아노박테리아가 자라기 위해서는 많은 햇빛이 필요하고, 광합성을 통해 생산하는 에너지를 추출하려면 박테리아에 전극을 부착해야 함.

● 이에 연구팀은 시아노박테리아가 광합성을 수행할 때 에너지를 추출할 수 있는 금속 산화물 나노입자 전극을 3D 프린팅으로 제작하여 부착

● 연구팀이 제작한 나노입자 전극은 창문이 많은 고층 아파트처럼 빛을 잘 받아드리며, 넓은 표면적을 보유

● 해당 전극을 활용하여 광합성 후 남겨진 박테리아의 잉여 전자를 추출하였고, 추출된 전자는 소형 전자제품에 동력을 공급하는 데 사용

● 실험 결과, 시아노박테리아에서 추출한 에너지는 바이오연료와 같은 다른 바이오에너지 보다 더욱 효율적인 것을 확인하였으며, 광합성을 통해 바이오에너지를 생산하는 다른 방안보다 훨씬 더 많은 에너지 추출량을 가짐.

※ Nature Materials 게재(2022.03.07.), “3D-printed hierarchical pillar array electrodes for high-performance semi-artificial photosynthesis”