2차원 반도체 얇게 오려내는 나노 가위 개발

KAIST, 수소 생산 촉매로 활용

한국과학기술원(KAIST)은 김상욱·정유성 교수 연구팀이 2차원 반도체 신소재를 얇은 리본 모양으로 오려낼 수 있는 나노 가위 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

전이금속 원소와 칼코겐 원소의 화합물인 2차원 전이금속 칼코지나이드는 촉매 성능이 우수해 에너지·환경 분야 반도체 신소재로 주목받고 있다.

촉매 성능을 높이기 위해서는 1차원 형태로 오려내 소재의 가장자리를 될수록 많이 노출하는 기술이 관건이다.

흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 물질인 그래핀은 한 가지 원소로만 이뤄져 있어 다양한 방식의 절단이 가능하지만, 2개 이상의 원소로 된 전이금속 칼코지나이드에는 적용하기 쉽지 않다.

연구팀은 2차원 소재 표면이 산소와 일정한 방향성을 가지고 화학적으로 반응한다는 점을 발견, 간단한 방식의 초음파 자극을 통해 1차원 리본 형태로 오려냈다.

이어 이 기술을 활용해 차세대 에너지원인 수소 생산에 필요한 촉매를 구현했다.

기존 백금 촉매보다 가격은 저렴하면서도 성능은 비슷한 수준이라고 연구팀은 설명했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난 6일 자 온라인 판에 실렸다.

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