나노기술 및 정책 정보

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● 홋카이도(北海道)대학 전자과학연구소 연구그룹이 금의 반사 필름 위에 두께 약 30nm의 산화티타늄을 증착시키고 그 위에 금 합금 나노 입자를 담지한 광 전극을 이용, 식물을 뛰어넘는 가능광 전역의 광 흡수 및 이에 따른 광전류 발생, 수산화 반응의 고효율화에 성공함.

● 금속 나노 입자는 특정 색상(파장)에 공명하여 흡수·산란하는 ‘국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance)’이라는 현상이 나타나는 데, 플라즈몬과 산화티타늄층에 갇힌 빛이 강하게 상호 작용하여 일체가 되는 ‘강결합(strong coupling)’이라는 상태를 만들면, 광화학 반응 효율이 ​​크게 증가함.

● 연구진은 상호 작용을 능동적으로 제어하고 강화함으로써 ‘초강결합(ultrastrong coupling)’으로 정의되는 영역까지 도달함으로써, 이를 물 산화 반응에 이용함으로써 기존의 광 전극의 2배 가 넘는 효율로 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 데 성공함.

● 태양광 중의 가시광을 활용하여 화학 에너지로 변환하는 기술은 탄소 중립 실현을 위해 필수적이며, 본 성과와 같은 새로운 과학 개념이 도입됨으로써 관련 연구가 진전될 것으로 기대됨.

※ Angewandte Chemie International Edition 게재, "Water Oxidation under Modal Ultrastrong Coupling Conditions Using Gold/Silver Alloy Nanoparticles and Fabry-Pérot Nanocavities"