나노기술 및 정책 정보

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● Takahisa Omata 교수(도호쿠대학) 연구팀은 이온 교환에 적합한 전구체와 이온원*의 조합을 제일원리 계산으로 고속 예측하는 기술을 개발

* 이온원(ion source) : 이온가속기 또는 질량분석기에서 가속시키기 위한 음이온 또는 양이온을 발생시키는 장치

● 연구팀은 전구체로 삼원계 우르츠광형 산화물(β-MIGaO2, MI=Na, Li, Cu, Ag)을, 이온원으로 할로겐화물·질산염(MIX, X=Cl, Br, I, NO3)을 선택한 후, 전구체와 이온원 42개 조합 중 어떤 조합에서 이온 교환이 발생할지 제일원리 계산으로 예측

● 이후 연구팀은 계산 결과를 △이온 교환 발생, △이온 교환 미발생, △부분적인 이온 교환 발생 등 3가지 카테고리로 분류하고, 실제 실험을 진행하여 제일원리 계산으로 예측한 결과가 실험 결과와 일치하는 것을 확인

● 본 연구 결과는 실제 실험을 하지 않고도 이온 교환에 적합한 물질 조합을 빠르게 예측할 수 있어 태양전지, 연료전지 등에 적합한 새 물질 탐색에 기여할 것으로 기대

Chemistry of Materials (2024.04.17), Designing Topotactic Ion-Exchange Reactions in Solid-State Oxides Through First-Principles Calculations