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서울공대, 액상 반응 촉매입자 고해상도 관찰 성공세륨산화물 실시간 분석기술…차세대 연료전지, 난치병 치료 인공 효소 등 파급효과 기대

[의학신문·일간보사=오인규 기자] 서울공대는 화학생물공학부 박정원, 현택환 교수와 재료공학부 강기석 교수의 공동 연구팀이 액상 환경에서 작동하는 나노입자의 촉매특성을 실시간·고해상도로 관찰하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

나노입자는 작은 크기에서 기인한 독특한 물질 특성을 바탕으로 에너지 및 재료화학 분야에서 차세대 촉매물질로 주목받고 있다. 그러나 실제로 촉매가 작동하는 액상 환경에서 나노입자의 촉매 특성을 관찰하는 것은 매우 어려운 일이었다. 이로 인해 더욱 높은 성능의 나노입자 촉매를 설계하는 데 한계가 있었다.

이에 연구진은 실시간 액상 투과전자현미경을 이용한 최신 분석기술을 도입했다. 그 결과 연료전지·생체의료·석유화학 분야에서 널리 사용되는 물질인 세륨산화물(CeO2) 나노입자의 촉매 특성을 관찰하는데 성공했다.

연구진은 다양한 반응 환경에서 수십 나노미터 크기의 세륨 산화물 나노입자의 에칭 현상을 고해상도로 관찰함으로써, 세륨산화물 나노입자의 산화·환원 촉매특성을 각 결정면 수준에서 분석했다. 특히 나노입자 각 결정면이 접하고 있는 액체 환경에 따라 촉매 성능이 역동적으로 바뀌며, 전체 촉매입자의 성능에 지배적인 요인으로 작용함을 세계 최초로 입증했다.

서울대 화학생물공학부 박정원 교수는 “이번 연구를 통해 실제 응용현장에서 나노입자의 촉매 특성을 직접 분석할 수 있는 플랫폼을 개발했다”며 “향후 차세대 연료전지와 난치병 치료를 위한 인공 효소, 고성능 석유화학 촉매 개발에 큰 파급 효과가 있을 것”이라고 설명했다.

연구 결과는 세계적으로도 주목받아 권위 있는 국제 학술지인 미국화학학회지(Journal of the American Chemical Society)에 10월 23일자로 게재됐다. 한편 이 연구는 기초과학연구원, 한국연구재단, 삼성 미래기술육성성재단의 지원을 받아 수행됐다.

오인규 기자  529@bosa.co.kr

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