나노기술 및 정책 정보

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금으로 장식된 이산화티타늄 나노입자는 태양 스펙트럼의 약 96%를 흡수하여 열로 바꿈. 이 물질은 담수화 플랜트의 증발을 최대 2.5배 가속화할 수 있으며 위험한 분자 및 화합물을 추적할 수 있음.

깨끗한 식수를 제공하는 방법 중 하나는 증발 및 후속 증기 농축을 통해 해수를 담수화하는 것이며, 더 많은 생산을 위해 증발을 가속화하는 새로운 재료가 필요함.

러시아 극동 연방 대학교 연구진은 공동연구를 통해 이러한 재료를 개발함. 연구진은 물 증발을 위한 나노 히터로 액체에서 다양한 물질의 가장 작은 흔적을 추적하는 센서 시스템의 광학 검출기로 사용할 수 있다고 함. 이는 미세 유체 생물의학 시스템, 랩 온칩 및 수중 오염 물질, 항생제 또는 바이러스의 환경 모니터링과 관련될 수 있음.

레이저 조사 후 초기 결정질 이산화티타늄은 완전히 비정질이 되어 강하고 광대역 광 흡수 특성을 얻음. 금 나노 클러스터에 의한 재료의 장식 및 도핑은 가시광 흡수를 추가로 촉진함. 처음에는 이 기능을 태양에너지 관련하여 사용하려고 했으나, 태양 전지의 활성층에 있는 새로운 비정질 구조 나노입자가 흡수된 태양에너지를 전기가 아닌 열로 변환할 것이라는 사실을 깨달음. 이를 담수화 탱크에서 일종의 나노히터로 사용하게 됨.

주목할 만한 것은 이산화티타늄의 초기 나노입자는 가시광선 레이저를 흡수하지 않는다는 것임. 하지만 표면에 나노크기의 금 클러스터 형성을 촉매하여 이산화티타늄의 추가로 용융시킴. 여러 하이브리드 나노입자가 융합되어 이산화티타늄의 내부와 표면에 금 나노 클러스터가 있는 독특한 나노 모폴로지를 형성하게 됨.

본 연구 성과는 ACS Applied Materials and Interfaces ("Black Au-Decorated TiO2 Produced via Laser Ablation in Liquid")에 게재됨.