초록 ▼

□ 연구개요
촉매 나노클러스터의 구조 및 형태를 제어하는 연구는 새로운 촉매 물질 개발의 기반이다. 본 연구에서는 다각적인 분자 모델링을 바탕으로 음이온 나노클러스터의 분자 구조 조절과 사이즈가 큰 나노클러스터의 형태를 조절할 수 있는 실험적 조건을 예측·제안하고자 한다. 더 나아가 나노클러스터의 구조 및 형태에 따라 촉매 활성도가 어떻게 변화 하는지에 대한 이론적 예측을 통해, 궁극적으로 최적의 촉매 나노클러스터를 합리적으로 찾는다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 음이온 나노 클러스터 구조 제어
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□ 연구개요
촉매 나노클러스터의 구조 및 형태를 제어하는 연구는 새로운 촉매 물질 개발의 기반이다. 본 연구에서는 다각적인 분자 모델링을 바탕으로 음이온 나노클러스터의 분자 구조 조절과 사이즈가 큰 나노클러스터의 형태를 조절할 수 있는 실험적 조건을 예측·제안하고자 한다. 더 나아가 나노클러스터의 구조 및 형태에 따라 촉매 활성도가 어떻게 변화 하는지에 대한 이론적 예측을 통해, 궁극적으로 최적의 촉매 나노클러스터를 합리적으로 찾는다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 음이온 나노 클러스터 구조 제어
▶음이온 나노클러스터 모델링 방법 정립함
▶순-이론적 분자 동력학 방법을 통해 외부 조건 하 (온도, 압력, 강한 전기장) 음이온 클러스터의 분자 구조 및 에너지 변화 예측함
▶클러스터의 Dipole moment, Polarizability와 강한 전기장 하 클러스터 분자 에너지 변화의 상관관계 분석함
2. 사이즈가 큰 나노클러스터 형태 제어
▶ 각 표면 결정면에 따라 외부 조건 하 (온도, 압력, 이온 및 계면활성제의 흡착) 클러스터 표면 에너지 변화 분석함
▶ Wulff-construction 방법을 통해 에너지적으로 가장 안정한 클러스터 형태 예측함
▶ TiO2 나노클러스터의 사이즈에 따른 HOMO, LUMO 에너지 레벨의 변화 경향성 분석함
3. 다양한 금속 산화물/금속 나노클러스터에 대한 분자 모델링
▶ 유기 네트워크 센서 화합물의 크기 효과에 대한 분자 모델링 수행함
▶ 형광 센싱 메커니즘을 DFT 계산을 통해 규명함

□ 연구개발결과의 중요성
▶ 본 연구 결과는 외부 조건을 조절함으로서 나노클러스터 구조를 제어하는 주요 기반 기술로 활용 될 수 있고, 궁극적으로는 촉매 활성도가 극대화된 촉매 개발에 원천 기술로 활용 가능하다.
▶ 새롭게 정립된 음이온 클러스터 모델링과 클러스터 형태 제어 모델링 방법은 다른 금속 산화물/금속 클러스터 연구에도 폭 넓게 적용이 가능하기 때문에 클러스터 관련 연구에 혁신적인 변화를 가져온다.
▶ 외부조건의 영향에 관한 계산 화학적 결과는 합리적인 나노클러스터 촉매 설계를 유도하여 실험팀의 연구 효율 향상에 직접적인 도움을 준다.
▶ 분자 구조와 형태가 제어된 나노 클러스터 촉매는 연료전지, 태양전지, 탄소리사이클링, 대기오염물질 제거, 공기정화와 같은 미래의 에너지·환경 분야에 적극적으로 활용 가능하다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• ① 외부조건하에 음이온 클러스터들의 구조/에너지 변화 예측 ... 3
• ② 사이즈가 큰 나노입자의 형태효과 및 크기효과 ... 4
• ③ 유기 네트워크 센서 화합물의 크기효과에 대한 분자 모델링 ... 5
• ④ 치환기에 따른 유기 분자의 반응 메커니즘 예측 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 6
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8