나노기술 및 정책 정보

• 목록

나고야(名古屋)대학 대학원 공학연구과, 오사카(大阪)대학 대학원 기초공학연구과의 공동 연구그룹이 1차원 요철 풀러렌(C60) 폴리머 박막 내의 특이한 나노 공간 반응장을 이용하여 대기 중 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 상온에서 반응하여 탄산 이온이 생성되는 것을 발견함. 연구진은 1차원 요철 주기 구조를 갖는 풀러렌 폴리머 박막(풀러렌, 나노 튜브, 그래핀과는 다른 특이한 물성을 나타냄)을 상온에서 대기 중에 노출시키는 것만으로 대기 중의 CO2와 H2O가 박막 내에서 반응하여 탄산 이온(CO32-)이 생성되는 것을 발견함. 이러한 계열은 기상 중에서의 활성화 에너지가 약 2.0eV로 상온에서 일어나지 않는 반응임. 또한 같은 크기의 나노 공간을 갖는 C60 박막을 상온에서 대기 중에 노출시켰을 때 CO2와 H2O가 나노 공간에서 반응하지 않는 것을 통해, 나노 공간을 구성하는 프레임 워크도 상온에서 반응에 관여하고 있음이 규명됨. 1차원 요철 풀러렌 폴리머 박막의 나노 공간을 간략화한 모델 구조를 이용하여 제1원리 계산을 수행한 결과, 폴리머 사슬 간의 가교(架橋) 형태로 고정된 CO2 분자의 변각 진동에 의한 활성화와 거울상 효과에 따른 폴리머 분극에 의해 CO2가 H2O와 쉽게 반응할 가능성을 시사함. 향후, 이산화탄소 고정 및 유가 물질 변환의 특이한 나노 공간 반응장이 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Sustainable Systems’ (“Immobilization of CO2 at Room Temperature Using the Specific Sub-NM Space of 1D Uneven-Structured C60 Polymer Film”) 지에 게재됨.