[한국대학신문 이정환 기자] 울산대학교 나노에너지화학과 하지원 교수팀은 금 나노입자에서 발생하는 고에너지 핫전자의 손실 경로 간 경쟁 관계를 규명하고, 나노입자 표면에 결합 된 분자로의 전자 전달을 조절하는 새로운 방법을 개발했다고 26일 밝혔다.

금 나노입자에 빛 에너지가 전달되면 금속 내부의 자유전자가 특정 파장의 빛을 흡수해 금속 표면에서 집단적으로 진동하는 국부 표면 플라즈몬 공명 현상이 발생한다.

이때, 흡수된 에너지의 비복사 손실 과정에서 높은 에너지를 지닌 핫전자가 순간적으로 발생한다. 이러한 핫전자는 표면에 결합 된 분자로의 전달을 통해 다양한 광촉매 및 광화학반응 연구에 활용된다.

연구팀은 수은(Hg) 아말감으로 코팅된 금 나노입자 표면에 티올(-SH)기를 지닌 분자가 강하게 결합됐을 때, 금 나노입자에서 발생한 핫전자들의 손실 과정과 경로를 단일 입자 수준에서 규명했다.

특히, 금 나노입자에서 생성된 핫전자들은 두 가지 경쟁 경로를 통해 표면에 코팅된 수은이나 표면에 결합된 분자로 전달될 수 있다.

이번 연구결과는 차세대 친환경 에너지원으로 활용 가능한 핫전자의 새로운 조절법에 관한 것으로, 향후 이산화탄소 전환과 같은 다양한 광화학반응 연구와 반응효율의 조절 연구 등에 기여할 것으로 기대된다.

연구결과는 학문적 우수성을 인정받아 화학 분야 국제 저명 학술지 〈JACS Au〉(IF: 8.0)에 지난달 27일자로 소개됐다.