IBS·막스플랑크, 금속 촉매의 새로운 결합 원리 규명…‘사이언스’ 게재 작성일 10-30 53 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">멀리 떨어진 원자도 촉매 반응 좌우<br>한·독 연구진, 장거리 전자 효과 입증</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="75B7a5Nd5n"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e38bb78745fc10064b922817664ccafe681ec6e3285c8c41dc6450a94426bfa2" dmcf-pid="z1bzN1jJHi" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="분자가 금속 표면에 결합할 때 전자적 반응이 결합 지점 주변을 넘어 표면을 따라 퍼지는 모습을 표현한 모식도. 금속의 전자 바다가 분자의 존재에 반응하며 결합의 영향이 넓은 영역으로 확장될 수 있음을 보여준다. ⓒ과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/dailian/20261030030309796axzz.jpg" data-org-width="650" dmcf-mid="uY5HQhx2tL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/dailian/20261030030309796axzz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 분자가 금속 표면에 결합할 때 전자적 반응이 결합 지점 주변을 넘어 표면을 따라 퍼지는 모습을 표현한 모식도. 금속의 전자 바다가 분자의 존재에 반응하며 결합의 영향이 넓은 영역으로 확장될 수 있음을 보여준다. ⓒ과학기술정보통신부 </figcaption> </figure> <p contents-hash="3b909d8980a70efaea76c146478abf1df404693e5fad0470631108979ea7b5c4" dmcf-pid="qtKqjtAiHJ" dmcf-ptype="general">화학제품과 연료 생산에 널리 쓰이는 금속 촉매의 작동 메커니즘을 새롭게 설명하는 연구 결과가 나왔다. 반응물이 닿는 직접적인 접촉면뿐 아니라 수 나노미터 떨어진 원자 구조도 화학 결합 세기에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 입증했다.</p> <p contents-hash="058d8864f4091d0294fffc88808e709bc313d15858d4cc2fb2d55b0e108f73c7" dmcf-pid="BF9BAFcn1d" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단과 독일 막스플랑크 다학제과학연구소 공동연구팀이 금속 촉매 표면에서 발생하는 ‘장거리 전자 효과’를 실험적으로 규명했다고 전했다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘사이언스(Science)’에 30일 실렸다.</p> <p contents-hash="0105f59892224f467d9a87dd81716a87912bc69461d94fe838296a9f95701d0f" dmcf-pid="b32bc3kLHe" dmcf-ptype="general">금속 촉매 반응은 분자가 표면에 흡착되는 단계에서 시작한다. 이때 형성되는 결합 세기가 전체 반응의 효율을 좌우한다. 기존에는 분자가 직접 맞닿는 주변 원자들과의 국소적 상호작용 위주로 결합 원리를 해석해 왔다. 멀리 떨어진 전자의 영향은 극저온 상태를 제외하면 실제 촉매 반응에 미치는 영향이 미미하다고 보는 시각이 지배적이었다.</p> <p contents-hash="b33fbb2e59ff074f5c8186500e68022559ff45b27aa27cede4e9f8e8d9770329" dmcf-pid="K0VKk0EoZR" dmcf-ptype="general">연구진은 원자들이 계단 형태를 이루는 백금 표면을 제작해 계단 간격을 달리한 뒤, 암모니아와 일산화탄소, 일산화질소 분자가 결합하는 세기를 정밀 측정했다.</p> <p contents-hash="95c5f4845a93839abb54724a5eab4118ea46d8625b019c3b8c7f632bfb8ea6f1" dmcf-pid="9WpFJWiPtM" dmcf-ptype="general">그 결과 분자가 닿는 표면 구조가 같아도 인접한 원자 계단과의 거리에 따라 결합 에너지가 최대 약 0.2전자볼트(eV)까지 달라지는 현상을 확인했다. 이 같은 장거리 영향이 미치는 범위는 분자 종류에 따라 4~7나노미터(nm) 수준으로, 원자 수십 개를 늘어놓은 거리에 해당한다.</p> <p contents-hash="a472f6a78afa0c2394996042f429df0e34d0fbad232fa0c822bb5565c0bb7615" dmcf-pid="2YU3iYnQtx" dmcf-ptype="general">이 현상은 금속 내부 전자가 특정 원자에 묶이지 않고 바다처럼 넓게 퍼져 움직이는 특성에서 비롯한다. 분자의 전자와 금속 내부의 전자가 상호작용 하면서 멀리 떨어진 원자 배열의 변화까지 결합 강도에 반영되는 구조다.</p> <p contents-hash="9db7e914c20c7e949b6059e29499dceb09ac6b72f73e15cc8a1ccfa1e4be325a" dmcf-pid="VGu0nGLxHQ" dmcf-ptype="general">연구진은 화학 분자 궤도와 물리학 전자띠 개념을 융합한 ‘프런티어 오비탈-밴드 모델’을 정립해 분자마다 장거리 영향 차이가 발생하는 원인도 규명했다.</p> <p contents-hash="1fbdbcda4f32209f85cd1a5bc37f7abcb32c2759dd5fce6d5576a47ca5866862" dmcf-pid="fH7pLHoM5P" dmcf-ptype="general">제1저자인 플로리안 니츠 막스플랑크연구소 연구원은 분자를 다루는 화학과 금속 전자를 다루는 물리학적 시각을 결합해 도출한 성과라고 설명했다.</p> <p contents-hash="1bfcac5e2559ab85b4b80b482d5ea12331df60e454f514c02546916ab6089b11" dmcf-pid="4XzUoXgRY6" dmcf-ptype="general">공동 교신저자인 드미트리 보로딘 IBS 그룹리더는 “과거 촉매 개발은 오랜 실험과 시행착오에 의존해 왔지만, 이제는 화학 반응의 원리를 바탕으로 원하는 특성을 예측하고 설계하는 방향으로 나아가고 있다”며 “이번 연구가 화학 결합에 대한 이해를 넓혀 보다 정교한 계산과 효율적인 촉매 설계에 이바지할 것으로 기대한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="c9536c2e7e1d8b4e8fc155347288687a0b3174b58b3dbf4cd8316a5d286fc7d3" dmcf-pid="65B7a5NdZ4" dmcf-ptype="general">김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 “복잡한 과학적 난제를 해결하기 위해 학문 간 경계를 넘어 서로 다른 분야의 전문성을 모으는 협력이 중요하다”며 “우리 연구자들이 전문 분야의 연구역량을 마음껏 발휘하고 세계적 연구기관과 함께 도전적인 연구에 나설 수 있도록 국제공동연구 기반을 지속적으로 강화해 나가겠다”고 했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 데일리안. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 화학비료·연료 생산 효율 높일 새 단서…금속 원자 배열에서 찾았다 10-30 다음 “육군 갈까, 소방청 갈까”… 로봇개 취업 박람회 10-30 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
