울산대학교(총장 오연천)는 나노에너지화학과 하지원(사진) 교수팀이 금 나노입자에서 발생하는 고에너지 핫전자의 손실 경로 간 경쟁 관계를 규명하고, 나노입자 표면에 결합된 분자로의 전자 전달을 조절하는 새로운 방법을 개발했다고 26일 밝혔다.
금 나노입자에 빛 에너지가 전달되면 금속 내부의 자유전자가 특정 파장의 빛을 흡수해 금속 표면에서 집단적으로 진동하는 국부 표면 플라즈몬 공명 현상이 발생한다.
이 때 흡수된 에너지의 비복사 손실 과정에서 높은 에너지를 지닌 핫전자가 순간적으로 발생한다.
이러한 핫전자는 표면에 결합 된 분자로의 전달을 통해 다양한 광촉매 및 광화학반응 연구에 활용된다.
연구팀은 수은(Hg) 아말감으로 코팅된 금 나노입자 표면에 티올(－SH)기를 지닌 분자가 강하게 결합됐을 때, 금 나노입자에서 발생한 핫전자들의 손실 과정과 경로를 단일 입자 수준에서 규명했다.
특히 금 나노입자에서 생성된 핫전자들은 두 가지 경쟁 경로를 통해 표면에 코팅된 수은이나 표면에 결합된 분자로 전달될 수 있다.
이번 연구결과는 차세대 친환경 에너지원으로 활용 가능한 핫전자의 새로운 조절법에 관한 것으로, 향후 이산화탄소 전환과 같은 다양한 광화학반응 연구와 반응효율의 조절 연구 등에 기여할 것으로 기대된다. 박재권기자 jaekwon@ksilbo.co.kr
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