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Angewandte Chemie-International Edition 및 ACS Nano 발표

공과대학 신소재공학과 김현유 교수팀과 KAIST 박정영 교수팀, 영국 UCL(University College London) Geoff Thornton 교수팀이 고체 나노촉매와 기상 반응물 사이의 상호작용을 규명했다.

공동 연구팀은 TiO2 표면에서 일어나는 이산화탄소의 활성화 과정을 Ambient pressure scanning tunneling microscopy (AP-STM, 상압 주사터널링현미경) 분석과 Density functional theory (DFT, 전자밀도함수이론) 계산을 활용해 관찰하고, 그 결과를 지난 2월 독일화학회에서 발간하는 'Angewandte Chemie International Edition'(IF:16.1, 다학제 화학연구 분야 상위 6.06 %)에 발표했다. 

이번 연구 결과는 TiO2 표면과 이산화탄소의 상호작용을 원자단위에서 관찰/분석하고, 시간-온도변화에 따른 이산화탄소의 거동 메커니즘을 밝혀내어 이산화탄소 전환용 촉매 디자인을 위한 원천적 정보를 제공했다는 점에서 의의를 가진다. 

또, 김현유 교수팀은 인하대 화학과 이시우 교수 연구그룹, KAIST 화학과 박정영 교수 그룹과 함께 나노 다이오드를 활용하여 촉매와 기상 반응물 사이의 화학결합이 이루어질 때 발생하는 여분의 고 에너지 전자 (Hot electrons)가 물 분해 과정에 미치는 영향을 분석했으며, 이에 대한 실험-이론의 조합연구 결과를 미국화학회 대표 저널 중 하나인 'ACS Nano'(IF:15.8, 다학제 재료과학 분야 6.15 %)에 발표하였다. 

위 연구 결과들은 원자~1nm 단위 크기를 가지는 소재에서 일어나는 불균일 촉매 반응에 대한 전자~원자 단위 해석을 통해, 촉매 소재의 물성과 성능을 최적화하기 위한 기초 데이터를 제공한다. 본교 신소재공학과에서 박사 학위를 취득한 최혁 박사(현재 싱가폴 Nanyang Technological University 박사 후 연구원)가 인하대 및 KAIST 연구진과 협력을 주도했으며, 위 논문들에 공동 제1저자로 참여했다.

□논문 제목: CO2-Driven Oxygen Vacancy Diffusion and Healing on TiO2(110) at Ambient Pressure, Angew, Chem. Int. Ed.

□논문 링크: https://doi.org/10.1002/anie.202420449