June 18,2019

차세대 에너지원 ‘핫 전자’ 조절법 개발

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울산대학교는 차세대 에너지원으로 꼽히는 플라즈모닉 핫 전자(hot electron)를 조절하는 방법을 개발했다고 21일 밝혔다.

하지원 화학과 교수팀은 금나노입자에 흡착하는 티오페놀(thiophenol) 분자들의 전자친화도를 조절, 금나노입자에서 발생하는 고에너지인 핫 전자의 계면 전달을 조절할 수 있는 방법을 개발했다고 설명했다.

호수에 돌을 던지면 파문으로 물결이 생기듯, 플라즈모닉 금나노입자에 빛에너지가 전달되면 금속 내부 자유전자가 특정한 파장의 빛을 흡수해 금속 표면에서 집단으로 진동하게 된다. 이를 국소 표면 플라즈몬 공명 현상(local surface plasmon resonance)이라고 한다.

이 과정에서 차세대 에너지원으로 주목받는 플라즈모닉 핫 전자가 발생한다.

이와 관련해 최근에는 플라즈모닉 핫 전자를 수소에너지 생성을 위한 물분해 반응 등 다양한 광촉매·광화학 반응에 활용하는 연구들이 활발하다.

하 교수팀은 이번 연구에서 금나노입자 표면에 강하게 흡착하는 티오페놀 분자들의 전자친화 강도를 다양하게 조절, 핫 전자들의 계면 전자 전달(interfacial electron transfer)과 화학계면 감쇠(chemical interface damping) 현상을 조절할 수 있다는 가능성을 제시했다.

하 교수는 “금나노입자에서 생성되는 고에너지 핫 전자를 다양한 광촉매·광화학반응에 효율적으로 활용할 수 있을 것”이라고 전망했다.

이번 연구는 나노 분야 권위지인 ‘나노 레터스’(Nano Letters) 11일 자 온라인판에 게재됐다.

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