김주영 교수팀, 나노미터 미세 공간의 금 나노 막대 형태 제어법 개발
김주영 교수팀, 나노미터 미세 공간의 금 나노 막대 형태 제어법 개발
나노 과학 분야 우수 인용 색인급 학술지 ‘나노 리서치’에 발표
새로운 기능 하이브리드 나노소재 개발법 창출
경상대 화학과 글로벌 네트워크 연구실 지원 성과
  • 최하늘 기자
  • 승인 2020.09.21 11:50
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김주영 경상대 교수, 배정원 학생.
김주영 경상대 교수, 배정원 학생.

국립 경상대학교(총장 권순기, 이하 경상대) 자연과학대학 화학과 김주영 교수팀이 다공성 소재로 구성한 나노미터의 미세 공간에서 금 나노 막대의 형태를 제어하는 연구를 발표했다.

연구 결과는 세계적으로 권위 있는 나노 과학 분야 과학기술논문 인용 색인(SCI)급 국제 저널인 ‘나노 리서치(Nano Research)’ (피인용 지수 8.183)에 게재됐다. 발표한 논문은 ‘나노미터 국소 공간의 금 나노막대 형태 변형에 대한 메카니즘 고찰(Mechanistic insight into gold nanorod transformation in nanoscale confinement of ZIF-8)’이다.

이 연구에 활용한 다공성 소재인 금속-유기 골격체는 무수한 미세기공으로 구성돼 표면적이 높은 소재로서 흡착제, 센서, 약물 전달체로 유용한 물질이다. 또한 금 나노 막대는 모양과 크기에 따라 다양한 광학적 특성을 보여주며 광화학 및 의화학에 활발히 적용되고 있는 대표적인 나노 소재이다.

이러한 나노 소재들을 접목해 개별 물질에서 볼 수 없었던 새로운 특성 창출을 기대할 수 있다. 하지만, 최적화한 하이브리드 나노 소재를 개발하기 위해 정밀 반응제어법 개발이 필수적이며 그중 나노미터 단위의 미세공간에서 화학 반응 제어에 대한 이해는 부족한 상태이다.

김주영 교수 연구팀은 50나노미터 길이의 막대 형태 금 나노입자를 금속-유기 골격체로 코팅한 후, 나노미터의 제한된 내부 공간에서 식각 및 재성장 화학반응을 통해 금 나노입자의 형태 변화를 제어할 수 있었다.

일반적인 형태 변화와 달리 미세 공간의 영향을 받아 느린 식각 반응 및 분지형(branch) 나노입자 성장을 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 제한된 나노미터 공간에서의 화학반응 제어에 대한 통찰을 제공하며 하이브리드 나노 소재 개발에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

경상대학교 화학과 BK교육연구단(단장 김윤희)은 국제 공동연구 활성화의 일환인 글로벌 네트워크 연구실 시스템을 통해 이 연구를 지원해 우수한 연구성과를 도출했다. 이 논문 제1저자인 석·박사통합과정 배정원 씨는 미국 일리노이대학교에서 방문연구를 수행하며 최신 소재 분석법을 습득해 활용했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구, 한국기초과학지원연구원 국가연구시설장비진흥센터 및 한국에너지기술평가원 알키미스트 지원사업으로 이뤄졌다.