나노기술 및 정책 정보

• 목록

중국과학원 다롄(大連) 화학물리연구소 산하 "촉매기초 국가중점실험실" 리찬(李燦) 원사(院士), 판펑타오(范峰滔) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 표면 플라즈몬(plasmon) 촉매 인터페이스 전하분리 연구에서 혁신성과를 취득하였으며, 연구팀은 이번 연구를 통해 촉매 위치점의 전하농도와 편광(polarization)각도 간의 정량(定量)관계를 해석하는데 성공함.

금속나노입자 표면 플라즈몬은 독특한 광학특성을 보이고 있는데, 예를 들면 특정 주파수대역 광흡수, 광필드 국지구역효과 등 특성을 보유하고 있으며, 분석과학, 나노소재, 광전자학, 특히 태양연료합성 분야에서 큰 관심을 받고 있음. 플라즈몬 캐리어의 수명이 일반적으로 비교적 짧기 때문에 늦은 화학반응 시간과 매칭이 매우 어려운 상황에 처해 있으며, "어떻게 하면 인터페이스 상에서 플라즈몬 전하를 효과적으로 분리시키고 반응 위치점에 전이시킬 것인가"는 해당 분야 관건적인 과학 과제가 되고 있음.

연구팀은 독자적으로 연구개발한 공간 해상도를 가진 표면광전압현미경을 이용하여 가시적인 이미지를 취득하였으며, 표면플라즈몬홀(hole) 국지부분은 Au/TiO2 인터페이스에 있다는 점을 발견하였음. 연구팀은 금나노입자 이합체(Dimer) 속에서 커플링효과 매개체의 플라즈몬 전하가 나노캐비티(Nano cavity)에서 집중되는 현상을 발견하고, 이런 현상이 멀티 양성자가 물 산화반응 활성을 추진하는데 참여하게 된다는 점을 발견하였음.

연구팀은 공간 해상도의 표면광전압현미경에 기반하여 플라즈몬(plasmon) 광촉매 전하분리의 편광효과(polarization effect)를 발견하였음.

연구팀은 입사광 편광효과를 개변시키는 방법을 이용하여 촉매 위치점 국지구역의 전하농도에 대한 연구를 실행하고 최적의 전하분리 편광각도를 취득하였으며, 입사광의 편광각도가 광촉매 Au입자/TiO2 인터페이스와 수직될 때 표면광전압신호가 제일 강하며, 전하 인터페이스 주입 효율이 제일 크다는 점을 발견하였음.

연구팀은 각도 해상도 산란광 스펙트럼과 이론 시뮬레이션을 결합하여 전하농도 편광 의존성 간의 내재적 원인을 분석하였으며, 물산화 촉매반응을 프로브로 사용하여 편광효과가 촉매 활성에 끼치는 영향을 확인하였으며, 연구팀은 플라즈몬 광촉매 인터페이스 전하분리에 대한 조정 제어를 위해 새로운 방법을 제공하였으며, 플라즈몬 특성에 대한 이해 및 개발을 위해 과학적 근거를 제공하였음.

리찬(李燦) 원사(院士), 판펑타오(范峰滔) 연구원 연구팀은 장기간 태양광 촉매, 광전기 촉매, 전기 촉매 및 촉매 광스펙트럼 표면특징분석 관련 선행 과학연구를 실행하여 다양한 혁신성과를 취득한 상황이며, 특히 광생성 전하분리 등 관건적인 과학과제 해결을 위한 연구를 실행하였으며, 이종접합(heterojunction) 전하분리 메커니즘에 대한 연구를 실행하였음.

연구팀은 결정면(面) 사이에서 생성되는 전하분리 효과에 대한 연구를 실행하고, 높은 대칭성 반도체 단결정 광생성 전하분리 방법에 대한 연구를 실행하고, 광생성 전하 이미징 표면특징 분석기술을 독자적으로 개발하고 관련 기술을 마이크로 나노스케일의 광촉매 소재 전하분리 이미징 연구에 성공적으로 응용하였음.

연구 성과는 ‘Angew. Chem. Int. Ed.’ ("The Polarization Effect in Surface‐Plasmon‐Induced Photocatalysis on Au/TiO2 Nanoparticles") 지에 게재됨.