연구진은 가시광선에 의해 구동되는 분자 변환의 효율을 향상시킬 수 있는 물질과 공정을 개발했습니다.
헬싱키 대학의 연구원들은 지속 가능한 분자 변환의 돌파구를 마련했다고 발표했습니다.
페드로 카마르고(Pedro Camargo) 교수가 이끄는 이 팀은 가시광선의 힘을 활용하여 화학 공정을 보다 효율적으로 추진할 수 있는 중요한 방법을 개발하여 기존의 방법보다 친환경적인 대안을 제시했습니다.
ACS Applied Materials and Interfaces 저널에 게재된 그들의 연구 결과는 우리가 필수 화학 물질과 연료를 생산하는 방법에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
비용 및 효율성 장벽 극복
전통적인 플라즈모닉 광촉매는 은과 금(Au)과 같은 물질과 관련된 높은 비용과 확장성 문제로 오랫동안 방해를 받아 왔습니다. 하지만 페드로 카마르고 교수와 그의 팀은 지구에서 쉽게 구할 수 있는 물질에 집중함으로써 이러한 장벽을 극복했습니다.
이러한 재료는 희소성이나 고갈 걱정 없이 다양한 응용 분야에 사용할 수 있기 때문에 중요합니다.
구체적으로 연구팀은 플라즈모닉 광촉매로 HxMoO3를 주목했으며, 이는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 중요한 촉매인 팔라듐(Pd)과 결합되었습니다.
그들의 접근 방식은 비용 효율성과 환경 지속 가능성을 모두 제공하는 무용매 기계화학 합성 기술을 포함합니다.
빛의 힘
연구원들은 광학적 흥분의 복잡한 상호작용을 조사하여 특정 파장의 가시광선을 촉매에 비추어 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다.
가장 놀라운 것은 두 파장의 빛을 동시에 사용한 결과 반응 효율이 놀랍게도 110% 증가했다는 것입니다.
이러한 향상된 효율성은 촉매 사이트에서 에너지 전자의 최적화된 생성에 기인하며, 이는 지속 가능한 촉매 작용의 중요한 진전입니다.
그들은 HxMoO3 밴드 갭 여기, Pd 밴드 간 전이 및 HxMoO3 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 여기의 시너지 효과를 확인하여 촉매 성능을 현저하게 향상시켰습니다.
더 친환경적인 화학산업의 미래
“우리의 연구는 화학 공정을 더욱 지속 가능하게 만드는 데 큰 진전을 제공합니다,” 라고 카마르고 교수가 말합니다.
“빛을 에너지원으로 사용함으로써 우리는 잠재적으로 중요한 화학 물질이 생산되는 방식을 혁신하여 화석 연료의 필요성과 현재 산업 과정의 가혹한 조건을 줄일 수 있습니다.”
이 연구는 더 깨끗한 연료 생산에서 환경에 덜 영향을 미치는 필수 재료 제조에 이르기까지 다양한 응용 분야에 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 이 연구의 의미는 실험실을 훨씬 넘어 사회가 기후 변화를 방지하고 재생 가능한 에너지원으로 전환하기 위해 노력함에 따라 더 친환경적이고 지속 가능한 미래에 대한 희망을 제공합니다.