층상 소재에 42종 금속 자유 삽입하는 합성 기술 개발 겹겹이 쌓인 층상 소재 안에 원하는 금속을 손쉽게 삽입해 소재 성능을 전략적으로 조절할 수 있는 합성 기술이 개발됐다. 산업 현장에 필요한 맞춤형 촉매와 이차전지 소재 설계 등 다양한 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 신소재공학과 조승호 교수팀은 에너지화학공학과 안광진 교수, 반도체소재·부품대학원 정후영 교수, 서울대학교 한정우 교수팀과 함께 층상 티타네이트(layered titanate)의 층간에 알칼리 금속부터 희토류까지 총 42종의 금속 가운데 원하는 금속을 삽입할 수 있는 새로운 합성 방법을 개발했다고 14일 밝혔다. 층상 티타네이트는 얇은 층이 겹겹이 쌓인 구조의 티타늄 산화물로, 층과 층 사이 공간에 금속 양이온을 수용할 수 있어 배터리 전극이나 촉매 지지체 소재로 주목받아 왔다. 그러나 기존에는 고온 열처리와 강산 세척 과정을 거쳐야 했고, 삽입 가능한 금속 종류도 제한적이라는 한계가 있었다. 연구팀은 수산화암모늄 용액을 활용한 새로운 합성법을 제시했다. 수산화암모늄 용액에 녹아 있는 티타늄 산화물 원료 성분이 화학 반응을 거쳐 층상 구조로 조립되는 상향식 합성 방식으로,
분자 시뮬레이션의 역할 분자는 물론, 그것을 구성하는 원자를 육안으로 관측하는 것은 불가능하다. 인간은 많은 측정기기의 개발을 통해 양자역학의 법칙이 지배하는 원자 수준 세계의 정보를 획득하려고 노력해 왔다. 인간이 가시광 영역의 빛을 이용해 시각을 획득하고 있다는 것을 생각하면, 빛(전자파)을 이용한 분광 측정기기는 당연한 귀결일지도 모른다. 분자 진동은 적외 영역의 에너지 대역을 가지며, 적외선을 통해 분자 진동의 관측이 가능하다. 자외·가시 영역의 빛은 분자의 전자 상태 에너지 대역에 해당하기 때문에 분자의 전자 상태 정보를 얻을 수 있다. X선과 같은 강력한 빛은 분자나 결정 중의 원자 간과 동일한 정도의 파장을 가지며, 이들을 관측하기 위해 이용된다. 또한 화학 실험실에서는 분자 구조를 해명하기 위해 핵자기공명(NMR)이 필수적이다. NMR은 자기장 중의 분자를 구성하는 원자핵이 전자장과 공명을 일으키는 주파수를 관측한다. 이러한 측정기기를 이용해 얻은 정보는 해독이 필요한 간접적인 것이다. 어떤 조건 하에서도 측정할 수 없고 측정 환경을 갖출 필요가 있다. 양자역학의 원리에서는 대상에 교란을 주지 않고 관측을 얻는 것은 불가능하다. 따라서 제한된
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