나노 입자 표면 리간드 분자의 3차원 분포 최초 규명

 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 최벽파 교수, 이화여자대학교 이상헌 교수 공동연구팀이 원자 단층 촬영 기술을 활용해 나노 입자 표면에 존재하는 리간드 분자의 3차원 분포를 최초로 규명했다.

복잡한 구조의 유기 분자로 이루어진 리간드의 공간적 분포를 분석하기 위해서는 원자 단위의 공간 분해능과 경량 원소에 대한 높은 검출 민감도를 갖는 3차원 분석 기술이 필요하다. 그런데 지금까지는 이러한 분석 기술이 없어 나노 입자 표면에 존재하는 리간드 분포를 3차원에서 관찰한 사례가 없다.

연구팀은 원자 단층 촬영 현미경(Atom probe crocraphy)을 활용해 서로 다른 할라이드 리간드를 통해 합성된 두 종류의 팔라듐 나노 입자 표면에 존재하는 세트리모늄 리간드의 3차원 분포를 원자 단위에서 관찰하는 데 성공했다.

연구팀은 리간드의 3차원 분포에 대한 단층 촬영 데이터로부터 각각의 나노 입자 표면에 존재 하는 세트리모늄 리간드의 밀도를 계산했다. 

이를 통한 연구진은 세트리모늄 리간드와 할라이드 리간드 사이에 기존에 알려지지 않았던 상호 작용이 존재하며, 이러한 서로 다른 리간드 사이의 상호 작용이 나노입자의 최종 형태와 산화 저향 특성을 결정할 뿐만 아니라 기존의 연구 결과들이 합치되지 않았던 원인이었음을 규명했다.

이번 연구는 기존에 상반했던 연구 결과들을 모두 포용할 수 있는 실험적, 이론적 결과를 제시 한 것으로, 나노 입자 합성에 대한 근본적인 이해를 높이고 우수한 특성을 가진 나노 입자를 설계 하는 데 응용될 수 있을 것으로 보인다.

이 연구 결과는 국제 학술지 (Nature Commun nications)에 실렸다.

출처: 뉴턴 2021.09