하지원 교수팀, 세계적 학술지에 연구 성과 게재

울산대학교(총장 오연천)는 하지원 화학과 교수 연구팀이 금 나노입자에서 발생하는 '핫전자(Hot electron)'의 계면 전달을 가역적으로 조절하는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 속이 빈 호박 모양의 화합물인 쿠커비투릴(Cucurbituril)에 기반한 주인-손님 초분자 상호작용을 이용해 이뤄졌다.

하 교수는 정재훈 울산대 화학과 교수, 기초과학연구원(IBS) 복잡계자기조립연구단 박경민 박사와 공동으로 연구를 진행했으며, 연구 결과는 영국왕립학회에서 발행하는 화학 분야 세계적 권위지인 '케미컬 사이언스(Chemical Science)' 온라인 판에 지난 달 15일자로 게재됐다.

쿠커비투릴은 DNA가 모여 단백질을, 단백질이 모여 세포를, 세포가 모여 조직을, 조직이 모여 장기를 구성하듯 스스로 조립되는 '자기 조립'을 통해 만들어지는 속이 빈 호박 모양의 초분자 화합물이다. 쿠커비투릴을 '주인'이라고 칭한다면, 이 속이 빈 주인 집에 '손님'으로 지칭할 수 있는 다른 분자를 집어넣고 결합하는 '주인-손님' 상호작용을 통해 다양한 복합체를 형성할 수 있다.

하 교수팀은 이번 연구에서 금 나노입자 표면에 쿠커비투릴 분자를 단단히 결합시킨 후 주인-손님 상호작용을 통해 복합체를 형성했다. 이를 통해 흡착분자의 화학적 본성 및 전자 구조 변화를 유도했으며, 금 나노입자에서 발생한 핫전자가 계면에서 흡착분자로 전달되는 정도를 조절했다.

연구팀은 쿠커비투릴이 흡착된 금 나노입자가 계면 전자 전달 연구에서 새로운 재사용 연구 플랫폼으로 사용될 수 있다는 사실도 밝혀냈다.

하 교수는 "이번 연구 결과는 차세대 친환경 에너지원으로 활용이 가능한 핫전자의 계면 전자 전달 연구에 가역적 주인-손님 초분자 상호작용을 적용한 첫 사례"라며 "향후 이산화탄소 전환과 같은 고성능 광촉매 개발 및 고효율 핫전자 화학반응 연구에 기여할 수 있을 것"이라고 소개했다.