초록 ▼

□ 연구개요
금속 나노입자는 전통적인 촉매 활성 뿐만 아니라 플라즈몬 특성에 의해서 국부적인 공간에 빛, 열, 또는 열전자를 전달하는 공급원으로 활용이 가능하다. 이러한 관점에서 본 과제에서는 고분자 나노구조를 활용하여 금속 나노입자 어셈블리를 형성함으로써 플라즈몬-촉매 특성간 시너지가 발현되는 에너지 포획형 나노구조체를 개발하고자 하였다. 특히, 외부광원을 나노입자가 고유 파장 영역에서 포획하여 열 및 빛에너지로 변환시켜 촉매반응에 시너지를 유도할 수 있을 것으로 기대하였다. 이에, 용액상 및 박막상에서 다양한 고분자-나노입

□ 연구개요
금속 나노입자는 전통적인 촉매 활성 뿐만 아니라 플라즈몬 특성에 의해서 국부적인 공간에 빛, 열, 또는 열전자를 전달하는 공급원으로 활용이 가능하다. 이러한 관점에서 본 과제에서는 고분자 나노구조를 활용하여 금속 나노입자 어셈블리를 형성함으로써 플라즈몬-촉매 특성간 시너지가 발현되는 에너지 포획형 나노구조체를 개발하고자 하였다. 특히, 외부광원을 나노입자가 고유 파장 영역에서 포획하여 열 및 빛에너지로 변환시켜 촉매반응에 시너지를 유도할 수 있을 것으로 기대하였다. 이에, 용액상 및 박막상에서 다양한 고분자-나노입자 복합체를 형성하고 다양한 화학반응을 통해 촉매특성을 테스트 하였으며, 신규 플라즈몬 구조체의 광학특성을 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
제안한 에너지 포획형 나노구조체를 형성하고 효과를 검증하기 위해서 용액상 및 박막상에서 다각적인 연구기법을 적용하였으며 이를 통해 활성화 에너지와 반응온도가 동시에 조절되는 나노촉매에 대한 개념을 정립하였다.

▣ 연구목표1: 고분자-나노입자 어셈블리 형성
용액상에서는 고분자 마이셀과 폴리도파민 기반의 나노구조체에 서로 다른 이종의 금속 나노입자를 동시에 합성하고 배열하였으며, 금속 나노입자를 1차원 체인형태로 조립하고 산화물로 둘러싸는 형태의 구조체를 형성하였음. 박막상에서는 기공형 멤브레인을 형성하고 내부를 산화물 및 금속 입자로 기능화 시켰으며, 1차원 나노막대 정렬구조와 다층박막에서 나노입자의 위치를 제어하는 연구를 진행하였음.

▣ 연구목표2: 플라즈몬-촉매 커플링에 대한 효능 평가
용액상 및 박막상에서 형성되는 고분자-나노입자 복합체에서 외부광원을 조사하면서 화학반응 속도를 측정하며 조사전후의 속도상수 비율을 (Q 값) 정량화 하면서 효능을 평가하였음. 또한, 관찰된 Q 값을 통해서 여기된 플라즈몬에 의한 반응 메커니즘을 연구하였음.

▣ 연구목표3: 다양한 화학반응을 통한 검증
고분자-나노입자 복합체를 환원반응, 유기염료 분해, 표면증강 라만산란과 같은 다양한 화학반응에 적용하여 외부광원에 의해 고분자-나노입자간 또는 나노입자-나노입자간 상호의존적인 특성이 발현되는 것을 관찰하였음 또한, 이방성의 플라즈몬 흡수를 갖는 나노막대 배열 구조와 플라즈몬 특성에 의한 에너지 전달과정 제어등과 같은 신규 광학특성을 연구하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
제안된 과제는 고분자소재의 자기조립 기술과 금속 나노입자 합성 기술을 조합함으로써 플라즈몬 특성의 나노촉매를 개발하려는 접근법을 기술하였다. 특히, 자외선 및 가시광선 영역에 해당하는 빛 에너지를 포획하여 화학반응시 필요한 에너지로 변환시키는 공정을 가능하게 할 수 있기 때문에 다양한 화학반응에 활용이 가능하였다. 또한, 태양에너지와 같은 외부 광원을 흡수하여 열 및 빛 에너지를 제공할 수 있다는 관점을 제공하기 때문에 나노, 에너지, 환경분야와 접목되어 다양한 직, 간접적인 파급효과를 나타낼 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ▣ 연구의 필요성 및 목표 ... 4
• ▣ 연구의 가설 ... 4
• ▣ 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 32