광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 임현섭 화학과 교수팀이 새로운 나노구조체인 'Au@h-BN'을 합성했다고 10일 밝혔다.
이 구조체는 두께 1㎚(나노미터·10억 분의 1미터)의 균일한 육방정계 질화붕소(h-BN) 층을 쉘(외부 보호층)로 적용한 것으로 강한 알칼리 환경에서도 안정적으로 작동하는 실시간 라만 분광법을 구현할 수 있는 것이 특징이다.
그동안 h-질화붕소를 쉘 물질로 활용하려는 시도가 있었다. 하지만 이를 실제로 구현할 수 있는 합성법은 개발되지 못했다. 기존 실리카 기반 코어-쉘 나노구조체는 강한 알칼리 환경에서 쉽게 변형되거나 손상되는 단점이 있었다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 세계 최초로 금(Au) 나노 입자에 h-질화붕소 쉘을 코팅하는 기술을 고안했다. 새로운 나노구조체는 강한 라만 신호를 생성할 뿐만 아니라 장기간 사용 시에도 높은 안정성을 유지하는 것으로 확인했다.
연구팀은 전기화학 촉매와 에너지 변환 기술 분야의 발전에 새로운 돌파구를 제시하는 계기가 될 것으로 기대한다. 산소 발생 반응(OER)과 이산화탄소 환원 반응(CO₂RR) 등 주요 전기화학 반응을 보다 정밀하게 분석할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
임현섭 교수는 “이번 연구는 기존 라만 기술이 강알칼리 환경에서 장기간 적용되기 어려웠던 한계를 극복한 성과로, 전기화학 반응 연구의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”며 “수소 경제와 차세대 에너지 저장 기술의 발전에 기여할 수 있는 핵심적 기반이 되고 수전해 시스템, 연료전지, 금속-공기 배터리, 이산화탄소 전환 촉매 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
