울산대학교는 화학과 하지원 교수팀이 금나노입자에서 발생하는 고에너지인 ‘핫전자(Hot electron)’의 계면 전달을 조절할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 21일 밝혔다.

플라즈모닉 금나노입자에 강하게 흡착하는 티오페놀 분자들의 전자친화도를 조절하는 방법이다.

호수에 돌을 던지면 물결파장이 생기듯 플라즈모닉 금나노입자에 빛에너지가 전달되면 금속 내부 자유전자가 특정한 파장의 빛을 흡수, 금속 표면에서 집단적으로 진동하게 된다. 이를 국소 표면 플라즈몬 공명 현상이라고 한다.

이 과정에서 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 플라즈모닉 핫전자가 발생한다.

최근에는 플라즈모닉 핫전자를 이용해 수소에너지 생성을 위한 물분해 반응 등 다양한 광촉매 및 광화학반응에 활용하는 연구들이 활발하게 이뤄지고 있다.

하 교수팀은 이번 연구에서 금나노입자 표면에 강하게 흡착하는 티오페놀 분자들의 전자친화 강도를 다양하게 조절, 플라즈모닉 핫전자들의 계면 전자 전달과 화학 계면 감쇠 현상을 조절할 수 있다는 새로운 가능성을 제시했다.

이번 연구결과는 향후 플라즈모닉 금나노입자에서 생성하는 고에너지 핫전자를 다양한 광촉매반응과 광화학반응에 보다 효율적으로 활용하는 데 기여할 것으로 연구진은 내다봤다.

연구결과는 지난 11일 나노분야 세계적 권위지인 나노 레터스(Nano Letters) 온라인판에 게재됐다.

강은정 기자