초록 ▼

□ 연구개요
CdSe/CdS 나노막대 구조 내부의 CdSe 코어 위치를 조절하는 합성기술을 새롭게 개발하였으며, 이를 통해 나노구조체의 엑시톤 분포를 미세조절 하였다. 또한 광촉매의 반응 선택도 및 활성을 증가시키고자 추가적인 조촉매의 나노 결정면 제어 및 밀도범함수 이론 계산을 통해 조촉매 구조를 최적화 및 나노구조체에 선택적으로 금속조촉매 증착을 성공하였다. 이를 바탕으로 금속 조촉매가 증착된 CdSe/CdS 나노막대 구조에서 코어의 위치에 따른 광활성을 실험 및 분석하였으며, 시분해 흡광 분석등의 전하 거동 분석을 통해

□ 연구개요
CdSe/CdS 나노막대 구조 내부의 CdSe 코어 위치를 조절하는 합성기술을 새롭게 개발하였으며, 이를 통해 나노구조체의 엑시톤 분포를 미세조절 하였다. 또한 광촉매의 반응 선택도 및 활성을 증가시키고자 추가적인 조촉매의 나노 결정면 제어 및 밀도범함수 이론 계산을 통해 조촉매 구조를 최적화 및 나노구조체에 선택적으로 금속조촉매 증착을 성공하였다. 이를 바탕으로 금속 조촉매가 증착된 CdSe/CdS 나노막대 구조에서 코어의 위치에 따른 광활성을 실험 및 분석하였으며, 시분해 흡광 분석등의 전하 거동 분석을 통해 활성의 원인을 관찰하고 이를 바탕으로 효율적인 광활성을 위한 나노구조체 내의 엑시톤 미세 분포를 최적화하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
엑시톤 분포 미세조절을 위해 CdSe/CdS 나노막대 구조의 코어의 위치를 제어하고자 하였다. 특히, 리간드 조절을 통해 나노막대 양 끝의 성장 속도를 조절하였으며 이를 바탕으로 제어한 코어의 위치 균일도를 95% 수준으로 달성하였다 (목표 : 90% 이상). 또한, 나노구조체의 코어 위치 제어 및 밴드 배열 제어를 통해 빛을 받아 생성된 엑시톤의 수명을 1000 ps 이상으로 증가시켰다 (목표 : 100 ps 이상).
광촉매에서 실제 반응은 활성점인 금속 조촉매에서 발생하므로 광활성 증진을 통해 조촉매 구조를 최적화하고자 하였다. 특히, 이산화탄소 전환용 금속 조촉매의 입자 결정면 제어를 통해 메탄 생성 선택도를 100% 달성하였으며 생성효율은 38.8 μmol/g_catalyst·h 달성하였다 (목표 : 선택도 100% 및 생성효율 수십 μmol/g_catalyst·h). 또한, 나노막대에 금속 조촉매를 선택적으로 증착시키는 시도를 통해 조촉매 선택적 증착률을 76.3% 이상 달성하였다 (목표 : 조촉매 선택적 증착률 70%).
새롭게 개발한 엑시톤 분포를 미세 조절하고 이를 최적화 할 수 있는 나노막대 시스템을 통해 분포 미세 조절을 통한 광활성 증가를 6.07 배 달성하였으며 (목표 : 5배 이상), 나노막대 구조체의 엑시톤 localization 효율을 92.4% 달성하였다 (목표 : 90%).

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구진이 새롭게 개발한 나노구조체 합성 기술을 통한 나노막대 내에 양자점 코어의 위치 조절로 엑시톤 미세분포 조절을 통해 원치 않는 재결합을 줄일 수 있다는 사실을 새롭게 증명하였으며, 본 연구진이 개발한 기술을 통해 태양광을 이용한 광촉매 연료 생산의 효율을 크게 증가시킬 수 있는 새로운 전략을 수립했다는 의의를 지닌다. 더 나아가, 엑시톤 거동 분석 및 조촉매 최적화 등 나노구조에 대한 심층적인 이해를 바탕으로 광촉매로의 활용을 위한 나노구조를 설계하였으며 그 우수성이 인정되어 ACS Nano, CHEMISTRY OF MATERIALS 등 10 이상의 impact factor를 가진 저널을 포함, 십수 편의 논문을 SCI 급 저널에 게재하였다. 본 연구에 의해 다전하 전달 반응의 이해도를 높였고 본 연구 결과 및 전략을 바탕으로 고효율의 광촉매를 생산해내는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구의 필요성 ... 4
• 1.2. 본 연구의 최종목표 ... 5
• 1.3. 연구범위 ... 5
• 1.4. 연차별 목표 설정 및 결과 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 2.1. 1차년도 ... 8
• 2.2. 2차년도 ... 11
• 2.3. 3차년도 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 3.1 기술적 측면 ... 17
• 3.2 학문적 측면 ... 17
• 3.3 사회/경제적 측면 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 28
• 끝페이지 ... 43