화학과

에어로젤을 이용한 마그네토 플라즈모닉 카이랄 구조체 제작 기술 개발

충남대학교 자연과학대학 화학과 이재범 교수 (제1저자: 원유광 학생(화학과 박사과정); 주요공동저자: 원미지, 강효진 학생) 연구팀은 스위스ETH Zurich 대학 (재료학과 Markus Niederberger교수)과의 국제공동협력 연구를 통해 마그네토플라즈모닉-이산화티타늄 복합 에어로젤(Aerogel) 나노 구조를 개발에 성공하였다. 또한, 자성 나노 입자의 자기조립 과정을 이용해 젤 구조에서 카이랄성을 조절 가능하여 센싱과 광학 필름에 맞게 활용할 수 있도록 하였다.

에어로젤은 대부분 공기로 채워진 고체 소재로, 매우 낮은 밀도와 최대한 표면면적을 가지고 가스반응의 촉매, 항공우주용 절연체 등으로 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 특히 나노입자 자기조립 과정을 통해 제조한 에어로젤은 고분자 젤보다 화학 활성(chemical activity)이 우수하고, 입자 구성에 따라 자외선 및 가시광선 영역에 흡광도를 제어할 수 있도록 한다.

이재범 교수 연구팀은 산화철(Fe3O4)과 귀금속(Ag, Au, Pt)을 구성한 마그네토플라즈모닉 나노입자, 나노와이어 등을 개발 및 응용에 관하여 전락적으로 연구하고 있다. 따라서 지난2022년3월에 세계최초로 단일공정 반응법으로 금-산화철 나노와이어를 합성 성공하였고, 이번 연구는 이를 활용하여 광학필터 및 센서 등에 응용할 수 있는 기술을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 이산화티타늄과 결합된 에어로젤 구조의 밀도는 0.13g/cm3로 알루미늄보다 20배, 산화그래핀 보다 7배이상 가벼운 것으로 소개하고 있다.

원유광 학생은 한-스위스 박사과정생 연수사업의 지원을 통하여 본 연구를 진행하였으며, 2023년10월에 광학기술분야의 10%순위 학술지인 “Advanced Optical Materials” (Impact factor: 9.0)에 온라인 게재되었다.  (논문제목: Intrinsic Design and Modulated Circular Dichroism of Inorganic Nanowire/Hydrogel Composite, https://doi.org/10.1002/adom.202301520).