분석과학기술대학원

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나노갇힌 공간 구조 활용해 전기화학 반응 제어 기술 개발

‘Analytical Chemistry’ 2년 연속 논문 게재 

분석과학기술대학원(GRAST) 배제현 교수팀이 나노다공성 전극을 사용해 전기 이중층 중첩 현상을 기반으로 전기화학 반응을 제어하는 기술을 개발했다. 

이번 연구 성과는 분석화학 분야 최고 권위 학술지 ‘Analytical Chemistry’(IF:7.4, 상위:8.1%)에 게재됐다. 이번 연구는 분석과학기술대학원 이효찬 석사과정생이 단독 저자로, 김진주 석사가 제2저자, 양현주 박사수료생이 제3저자, 유준희 석사과정생이 제4저자, 배제현교수가 단독 교신저자로 참여했다.

※ 논문 제목: Electrochemical Reactions Affected by Electric Double Layer Overlap in Conducting Nanopores

현재 나노다공성 전극은 촉매, 센서, 필터, 에너지 저장 및 변환 장치, 신경 탐침 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 나노다공성 소재는 단위 부피당 매우 큰 표면적을 제공하며, 이를 통해 반응 효율성을 높이고 공간을 절약할 수 있다. 

최근에는 균일한 기공 구조를 갖춘 나노다공성 전극 제조 기술이 발전함에 따라 기존 평면 전극에서는 관찰되지 않는 독특한 전기화학적 현상을 탐구할 수 있는 기회가 제공되고 있다.

이번 연구에서 연구팀은 나노구멍 내에 전기이중층 중첩 현상이 나노다공성 전극의 전기화학적 활성 표면적을 바꿈으로써 반응성을 변화시키는 독특한 메커니즘을 밝혀냈다.

배제현 교수는 “이번 연구 결과는 나노다공성 전극에서 전기 이중층 중첩 현상이 전기화학 반응에 미치는 영향을 파악한 것으로, 나노다공성 전극의 갇힌 공간 구조로 야기되는 독특한 전기화학적 특성을 이해하고, 이를 촉매 및 센서에 활용하는데 중요한 기초를 제공한다”고 밝혔다. 

연구팀은 지난 2023년, 나노갇힌 공간 구조를 활용한 전기화학 반응의 선택성을 높이는 새로운 메커니즘 제시해 ‘Analytical Chemistry’ 저널에 단독 교신 논문을 게재한 바 있다. (논문 제목: Selectivity of Electrochemical Reactions Based on Adsorption at Nanoporous Electrodes)

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구사업(우수신진연구), 교육부의 이공분야 학문후속세대지원사업-석사과정장려금지원사업과 과학기술일자리진흥원의 연구장비분야 전문인력양성사업의 지원을 받아 수행됐다.