나노기술 및 정책 정보

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​벨기에 앤트워프 대학의 재료 과학 연구 그룹인 EMAT와 NANOlab 우수 센터의 EMAT팀은 최근 고온에서 금 나노입자의 3차원(3D) 원자 구조를 조사함.

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나노물질은 벌크 물질과 다르거나 뛰어난 특성을 가지고 있기 때문에 나노물질에 대한 과학적 관심이 증가하고 있음. 예를 들어, 금은 세계에서 가장 안정적인 물질 중 하나라는 것은 널리 알려져 있지만 그 크기가 3~5 나노미터로 줄어들면 금 입자는 매우 효과적인 촉매가 됨.

따라서 금 나노입자는 수소 연료 전지의 음극에서 CO 산화, 물-가스 이동 반응 및 산소 환원과 같은 광범위한 산업 공정에 매우 중요함.

금 나노입자의 특성이 크기, 표면 및 구조와 직접적으로 연결되어 있다는 점은 흥미로움. 따라서 표면에서 원자 위치의 미묘한 변화는 촉매 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있음. 또한 이러한 입자의 표면과 구조는 촉매 작용 중에 존재하는 고온 또는 기체 환경과 같은 환경 조건의 영향을 받음.

따라서 고온에서 이러한 나노입자의 구조적 특성을 이해하는 것은 신기술의 특성을 최적화하는데 필수적임.

EMAT팀은 3D 나노입자 이미징에 대한 많은 경험을 가진 세계 최고의 전자 현미경 그룹임. 전자 현미경은 원자 규모의 구조 정보를 얻을 수 있는 훌륭한 기술이지만 일반적으로 한 방향으로만 나노입자를 시각화함. 이러한 3D 입자의 투영 이미지는 그 구조를 완전히 이해하기에는 불충분함.

연구진은 고해상도 이미지에서 입자의 개별 원자를 먼저 세어 이러한 한계를 극복할 수 있었음.

다음으로 모델링 연구를 통해 고온에서 특정 금 나노입자의 전체 3D 구조를 시각화함. 이 연구에서 얻은 정보는 촉매 작용 동안 이러한 나노입자의 형태와 구조가 어떻게 변하는 지에 대한 통찰력을 제공하기 때문에 과학적으로 중요함. 따라서 이러한 결과는 새로운 응용 분야를 위해 재료의 설계를 최적화하는데 도움이 될 수 있음.

본 연구 성과는 Nanoscale ("Three-dimensional atomic structure of supported Au nanoparticles at high temperature")에 게재됨.