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더 정교한 촉매 설계의 실마리 찾았다... 화학 결합의 장거리 영향 규명
과학기술정보통신부는 ’26.10.30.(금) 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단과 막스플랑크 다학제과학연구소 공동연구팀이 금속 촉매 표면에서 멀리 떨어진 원자 구조가 화학 결합에 미치는 장거리 영향 규명에 성공했다고 밝혔다.
- 기존에는 분자와 금속 촉매 표면 사이의 결합 특성을 주로 인접한 원자들의 상호작용으로 설명해 왔으나, 연구진은 수 나노미터 떨어진 원자 구조도 결합 세기에 영향을 미칠 수 있음을 실험적으로 확인함.
- 백금 표면의 계단 구조에서 분자(암모니아, 일산화탄소, 일산화질소)와 금속 사이 결합 세기를 정밀하게 측정한 결과, 이웃 계단과의 거리 차이에 따라 결합 에너지가 최대 약 0.2 eV씩 차이나는 현상이 나타남.
- 이러한 장거리 효과의 원인으로, 금속 내 전자가 특정 원자에 머물지 않고 넓게 퍼지는 ‘전자 바다’ 현상과 분자와의 전자적 상호작용을 새롭게 이론화한 ‘프런티어 오비탈-밴드 모델’을 적용함.
- 연구는 과기정통부 IBS 기초과학연구단 지원으로 수행됐으며, 본 성과를 바탕으로 더욱 정교한 촉매 예측·설계가 가능해질 것으로 기대함.
<붙임>
1. 연구추가설명
2. 그림설명
3. 연구진 이력사항
- 기존에는 분자와 금속 촉매 표면 사이의 결합 특성을 주로 인접한 원자들의 상호작용으로 설명해 왔으나, 연구진은 수 나노미터 떨어진 원자 구조도 결합 세기에 영향을 미칠 수 있음을 실험적으로 확인함.
- 백금 표면의 계단 구조에서 분자(암모니아, 일산화탄소, 일산화질소)와 금속 사이 결합 세기를 정밀하게 측정한 결과, 이웃 계단과의 거리 차이에 따라 결합 에너지가 최대 약 0.2 eV씩 차이나는 현상이 나타남.
- 이러한 장거리 효과의 원인으로, 금속 내 전자가 특정 원자에 머물지 않고 넓게 퍼지는 ‘전자 바다’ 현상과 분자와의 전자적 상호작용을 새롭게 이론화한 ‘프런티어 오비탈-밴드 모델’을 적용함.
- 연구는 과기정통부 IBS 기초과학연구단 지원으로 수행됐으며, 본 성과를 바탕으로 더욱 정교한 촉매 예측·설계가 가능해질 것으로 기대함.
<붙임>
1. 연구추가설명
2. 그림설명
3. 연구진 이력사항
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