초록 ▼

□ 연구개요
새로운 나노소재 개발과 연구는 사회가 직면한 에너지 및 환경에 관한 문제점을 해결하는 통로가 될 수 있다. 본 연구는 무기화학, 전기화학, 최신 재료분석법을 바탕으로 청정 환경과 신재생 에너지를 위한 하이브리드 유·무기 나노 소재를 개발, 분석, 활용하는 것을 목표로 하였다.
하이브리드 나노 소재는 단일 소재로서 얻을 수 없는 성질과 기능을 이종 또는 삼종의 소재 조합을 통해 구현할 수 있다. 본 연구에서는 삼차원 구조를 지니는 물질을 금속 나노입자와 접목해 새로운 특성과 기능성을 지닌 소재개발을 기대하였다.

□ 연구개요
새로운 나노소재 개발과 연구는 사회가 직면한 에너지 및 환경에 관한 문제점을 해결하는 통로가 될 수 있다. 본 연구는 무기화학, 전기화학, 최신 재료분석법을 바탕으로 청정 환경과 신재생 에너지를 위한 하이브리드 유·무기 나노 소재를 개발, 분석, 활용하는 것을 목표로 하였다.
하이브리드 나노 소재는 단일 소재로서 얻을 수 없는 성질과 기능을 이종 또는 삼종의 소재 조합을 통해 구현할 수 있다. 본 연구에서는 삼차원 구조를 지니는 물질을 금속 나노입자와 접목해 새로운 특성과 기능성을 지닌 소재개발을 기대하였다. 동시에 액상 투과전자현미경을 활용해 하이브리드 유·무기 나노 소재의 형성, 외부 자극에 의한 반응, 구조와 성분의 변화, 입자의 응집 및 확산에 대해 연구하여 실시간 나노 이미징과 분석 플랫폼 구축을 계획하였다.
본 개발의 기초적인 메카니즘, 반응성 및 구조 분석을 바탕으로 장기적으로 환경과 에너지에 적용 가능한 하이브리드 나노소재의 디자인법을 고안, 상용화할 수 있기를 예상한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표는 다음 3가지로 계획하였다. (1)하이브리드 유·무기 나노 소재의 개발, (2)하이브리드 유·무기 나노 소재 형성과 반응 과정의 실시간 이미징과 분석, (3)하이브리드 유·무기 나노 입자와 전도성을 띄는 무기 분자 결정체로 융합된 나노-무기 결정으로 기반을 둔 복합 자기조립체의 구성과 활용이다.
연구는 소재합성에 집중되었으며, (I)이방성 금 나노입자 합성, (II)고분자를 사용한 하이브리드 나노소재 합성, (III)판상형 유기분자를 사용한 하이브리드 나노소재 합성, (IV)금속-유기 골격체 합성으로 수행하였다.
(I)이방성 금 나노입자 합성: 씨앗-성장 합성법을 토대로 구형 금 나노입자를 씨앗 입자로써 활용해 다양한 모양의 이방성 나노입자를 합성하였다.
(II)고분자를 사용한 하이브리드 나노소재 합성: 용액의 극성에 따라 형태가 변형되는 황 말단기를 가진 폴리스티렌을 금 나노입자 표면에 코팅하였다. 약 10 nm 길이의 코팅층이 형성되었으며, 친수성 용매에서 입자 모서리로의 응집을 관찰하였다.
(III)판상형 유기분자를 사용한 하이브리드 나노소재 합성: 전하이동이 용이한 tetracyanoquinodimethane을 입자 표면에 코팅하는 방법을 개발하였다. 유기분자 농도, 반응시간, 반응속도에 따른 분자층 두께와 입자에 대한 영향을 분석 중에 있다.
(IV)금속-유기 골격체 합성: 수용액에 안정하고 금 나노입자 표면에 성장 가능한 금속-유기 골겨체인 ZIF-8을 합성하고 막대형 금 나노입자에 코팅하는 합성법을 개발하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
주어진 1년의 연구기간에 걸친 연구로 계획하였던 연구목표를 완벽히 달성하기에 부족한 것으로 판단하지만, 선행연구로서 충분한 가능성을 보여준 것으로 판단한다. 이방성 금 나노입자 합성의 기반을 마련하였으며, 하이브리드 나노소재 합성법을 위한 다양한 소재(고분자, 유기분자, 금속-유기 골격체)의 반응조건을 조절하여 나노입자에 접목할 수 있는 방법 개발의 초석을 다질 수 있었다. 앞으로 본 연구실에서 수년간의 연구결과 축적을 통해, 하이브리드 나노소재에 대한 심층적인 개발과 분석을 진행, 소재 디자인법을 구축할 수 있을 것으로 예상하며, 신재생에너지 생산과 청정 환경을 위한 실용적인 연구결과와 나노소재의 활용성을 이끌 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8