교원대 이시우 교수팀, 고체-액체 계면 표면화학 반응에 의한 핫전자 여기 증폭 '최초' 규명

한국교원대학교는 화학교육과 이시우 교수팀이 KAIST 화학과 박정영 교수팀과 함께 고체-액체 계면에서의 핫전자 거동을 실험적으로 세계 최초 관찰하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

핫전자(hot electron)는 높은 에너지를 가지는 전자로 일반적으로 펨토초(1000조 분의 1초) 동안 1~3eV의 에너지를 방출하며, 수명이 굉장히 짧아 직접 검출하는 데에 어려움이 있었다.

이 교수를 비롯한 연구진은 촉매에서의 표면화학 반응에 의해 여기(excite)되는 핫전자를 금속-반도체 쇼트키(Schottky) 나노소자를 이용해 실시간 검출했다.

특히 기존에 불가능했던 액상 반응에서의 핫전자의 이동(hot electron transfer)을 직접 검출해 기상 반응에서의 결과와 비교하는 것에 성공했고, 고체-기체 계면에 비해 고체-액체 계면에서 핫전자의 이동이 100배 가량 증가한다는 점을 처음으로 규명했다.

이 교수는 "이번 연구성과는 액상 반응에서의 핫전자의 여기가 증폭된다는 점을 실험적으로 직접 밝혀 표면화학 반응에서의 에너지 변환 메커니즘을 규명할 수 있는 데 큰 의의가 있다"고 말했다.

이 연구결과는 지난 17일자 미국 화학회(American Chemical Society)가 출판하는 나노 과학 분야 최고 수준 학술지로 꼽히는 Nano Letters에 게재됐다. 교원대 이시우 교수가 제1저자, KAIST 박정영 교수가 교신저자다.

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충북CBS 김종현 기자 kim1124@cbs.co.kr

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