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전북대학교 김태환 교수(공대 양자시스템공학과) 연구팀이 용매증발 방법을 이용해 수용액 상태에서 구형 금 나노입자와 계면활성분자 마이셀로 구성된 ‘3차원 이종나노입자 초격자’를 손쉽게 제조하는 방법을 고안하고, 이를 활용하여 3종류의 이종 나노입자 초격자 구조를 구현하는 데 성공했다.
이번 연구는 나노기술 분야의 저명한 국제학술지인 영국 왕립화학회(Royal Chemical Society)의 나노스케일(Nanoscale, IF:8.307) 최신호에 표지논문으로 게재됐다.
이 논문에서 연구팀은 서로 다른 용매의 혼합을 통한 마이크로에멀젼 형태에서 나노입자의 크기 및 함량을 제어하면서 이종나노입자 초격자 구조를 구현하기 위한 연구를 수행했다.
나노입자 초격자는 다양한 나노물질 응용분야에 대한 높은 활용 가능성이 있기 때문에 이종나노입자 초격자의 제조에 대한 많은 연구가 이루어지고 있지만, 나노입자의 표면처리 과정 및 제조의 대한 복잡성으로 인해 장거리 주기성을 가지는 3차원 초격자구조의 구현에 많은 어려움이 있었다.
그러나 이번 연구를 통해 개발된 초격자 구조 제조 방법은 제조 과정의 단점을 보완하면서 다른 나노입자의 초격자 제조에도 적용이 가능한 범용적인 기술이다. 이종 나노입자 초격자 구조를 확인하기 위하여 첨단 엑스선 및 중성자 산란 기술을 활용하였으며, 이를 통해 서로 다른 세 가지 유형 (CaF2, AlB2, NaZn13)의 초격자 구조를 구현했다.
이번 연구는 플라즈마 및 양자빔응용공학과 윤영진 박사과정생이 주도했다. 윤 연구원은 지금까지 나노입자 및 연성소재 관련 연구를 통해 제1저자로 발표한 3편의 SCI 논문을 포함해 총 6편의 SCI 논문을 발표했으며, 이번 논문 이외에도 물리화학 분야의 저명한 국제학술지인 미국화학회(American Chemical Society)의 저널 오브 피지컬 케미스트리 레터스 (The Journal of Physical Chemistry Letters)에 표지논문으로 선정되는 등 수준 높은 연구를 수행하고 있다.
윤영진 연구원은 “이 연구는 연성소재를 이용한 온도 민감성의 나노복합물질을 제조하는 간단한 방법을 제안한다”면서 “연성소재-나노입자의 자기조립에 관한 기초적인 이해를 돕는 것과 함께 나노물질을 이용한 광전자소자, 광촉매, 바이오센서, 태양전지 등 차세대 응용소재의 개발을 위한 발판이 될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 지역대학 우수과학자 지원사업, 핵심연구지원센터 조성 지원사업, 해외 대형 연구시설 활용 연구 지원사업, 원자력기초연구지원사업의 지원으로 수행됐다.
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