기초과학

합비물질과학연구원 바이메탈 나노수지상결정 성장메커니즘 규명

발행일 : 2011 / 05 / 05

구리(Cu)와 은(Ag+)이온과의 치환반응을 이용한 나노 은(Ag)의 수지상결정(dendrite) 성장에 관한 연구는 많이 추진되었으나 마이크로나노스케일의 수지상결정성장과정이나 메커니즘에 대해서는 아직 깊은 탐구가 이루어지지 못하고 있다. 최근 중국과학원 합비(合肥)물질과학연구원 지능연구소와 합비마이크로스케일물질과학 국가지정실험실이 이 영역의 공동연구에서 진전을 이룩하였다. 연구성과는 2011년 4월 1일 나노재료분야의 국제학술지 Small(2011, 7(7), 858-863)의 표지논문으로 선정되었다.

지능연구소 생체모방기능성소재·센서부품연구센터의 류진화이(劉錦淮)연구원과 황싱지우(黄行九)연구원은 합비마이크로스케일물질과학 국가지정실험실의 위수훙(兪書宏)교수 연구팀과 협력하여 다양한 구조분석을 통해 구리나노클러스터와 은이온과의 반응과정에 얻은 나노 수지상결정의 생성물가운데 은(Ag)원소가 줄기인 것을 제외하고 구리원소가 균일하게 분포되어 있는 것을 발견하였다. 과제팀은 나노구조기반의 갈바니 전지(Galvanic cell)부식반응에 의한 바이메탈 수지상결정 성장메커니즘을 제출하였다. 메커니즘의 주요내용은 은나노구조가 생성되는 동시에 은과 구리사이에 나노 갈바니전지구조가 형성되는데, 은나노구조 표면에 집결된 전자는 은이온을 환원시킬 뿐만 아니라 일부 구리이온도 환원시킨다.

이는 나노구조의 갈바니전지부식반응원리를 깊이 이해하는데 중요한 과학적 의의를 지닌다. 연구팀은 또 이러한 바이메탈 수지상결정구조의 표면증강라만분광(surface enhanced raman scattering)효과가 순수한 은나노구조의 라만분광효과보다 뚜렷이 우수한 것을 발견하였는데, 이는 고활성 표면 증강라만 베이스를 발전시키는데 새로운 구상을 제공하였다.