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[IT뉴스]카이스트·스탠퍼드대 연구팀 '나노입자의 역설' 첫 규명

온카뱅크관리자

2026-05-11 18:37:36

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">한 가지보다 금속 원자 많을수록 더 균일한 나노입자 형성하는 '성분 집중' 현상 발견<br>수소 생산 효율 4배 높인 차세대 촉매 개발…친환경 에너지 소재 등 첨단산업 혁신 이끌 원리 제시</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="biy3OuB3rs">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a5dced920676eb3126b0d4f4c8a885c5c6b4f64df2e3759e089786a798759225" dmcf-pid="Kiy3OuB3Om" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="경쟁적 반응성을 이용한 다성분 나노입자 형성과 수소 촉매 응용 개념도(AI 생성이미지). 카이스트 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183403753eyxi.jpg" data-org-width="1000" dmcf-mid="zcYYAZFYsC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183403753eyxi.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            경쟁적 반응성을 이용한 다성분 나노입자 형성과 수소 촉매 응용 개념도(AI 생성이미지). 카이스트 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b62b3417c7626e1fe114e1e3fa456829c840588eaa3998cfb1576be7ea374339" dmcf-pid="9nW0I7b0Er" dmcf-ptype="general">상식을 뒤집으면 역설이다. 한·미 연구팀이 한 가지 금속 원자보다 금속 원자들이 많을수록 더 균일한 나노입자가 만들어진다는 역설을 처음으로 입증했다.</p>
          <p contents-hash="44298b8c79b79a38c839da4dffa0bc68d1a8cc55f3ac2c887953d1041631c460" dmcf-pid="2LYpCzKpww" dmcf-ptype="general">카이스트 정희태 석좌교수(생명화학공학과) 연구팀과 미국 스탠퍼드대 마테오 카르넬로 교수팀은 11일 '복잡할수록 더 잘 만들어진다'는 나노입자의 역설을 최초로 규명했다고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="43999d1313412c8dcacb9b6c5c532b18b1c0146bc3cfb9f77033148a844b23b7" dmcf-pid="VoGUhq9UmD" dmcf-ptype="general">나노입자는 반도체, 친환경 에너지, 바이오 등 다양한 산업에서 핵심 소재로 활용된다. 최근 나노입자는 성능 향상을 위해 여러 금속을 섞는 다성분 구조로 발전하고 있다. 그러나 구성 원소가 많아질수록 각 원소의 반응 속도가 달라 입자의 크기와 모양이 들쭉날쭉해지는 문제가 발생해 정밀 제어가 어려운 난제였다.</p>
          <p contents-hash="865dd27f0a6cf8a730a569ac5879daa931f40acb52a75489076fb243406335c6" dmcf-pid="fgHulB2uOE" dmcf-ptype="general">연구팀은 난제를 푸는 열쇠로 금속 원소의 종류가 늘어날수록 입자의 성분이 한 방향으로 모이며 더 균일해지는 '성분 집중 현상'에 주목해 연구에 나서 서로 다른 금속 원자들이 결합하는 과정에서 먼저 자리 잡은 원자가 뒤에 들어오는 원자가 더 쉽게 붙도록 돕는 '징검다리' 구실을 한다는 사실을 확인했다. 이로 인해 원자들은 층층이 질서 있게 쌓이며 안정적인 구조를 이뤘다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="92919c765fd85f24085145f835892861e2b86aa83ecd49bf5b4de257db663983" dmcf-pid="4aX7SbV7wk" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="5원소 나노입자 형성 메커니즘(위)과 촉매 성능 비교(아래). 카이스트 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183405223mpvg.jpg" data-org-width="1063" dmcf-mid="quHulB2uII" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183405223mpvg.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            5원소 나노입자 형성 메커니즘(위)과 촉매 성능 비교(아래). 카이스트 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="87e2236073c415fe1d28809e0df9e381d057cb6b6a8bbf2d96a2de9611099f37" dmcf-pid="8NZzvKfzIc" dmcf-ptype="general">실제 연구팀은 이 원리를 실제로 검증하기 위해 5가지 금속이 포함된 다성분 나노입자 촉매를 제작했다. 현재 암모니아로 수소를 생산하려면 암모니아가 쉽게 분해되지 않아 루테늄(Ru) 촉매를 사용하는데, 제작한 다성분 나노입자 촉매는 기준 재료인 루테늄 촉매보다 약 4배 높은 효율을 보였다.</p>
          <p contents-hash="2e4fa66049d08d167e39eb15e4995f6741b8c17b3eb4022625b16c9a19208906" dmcf-pid="6j5qT94qrA" dmcf-ptype="general">이로써 연구팀은 나노소재 합성에서 문제로 여겨졌던 복잡한 화학 반응 환경이 오히려 원자들이 정돈된 구조를 이루도록 돕는다는 새로운 원리를 밝혔다. 이는 여러 금속이 섞인 복잡한 나노소재도 원하는 형태로 정밀하게 설계할 수 있는 가능성을 처음으로 제시한 성과로 평가된다.</p>
          <p contents-hash="6f3e4565770e348eb21434972e055bb63da1b5acf84fcaf4ca1c44a94dde1d33" dmcf-pid="PA1By28BEj" dmcf-ptype="general">정희태 카이스트 석좌교수는 "이번 연구는 나노입자 합성 과정에서 예상치 못한 역설적 현상을 발견하고 그 작동 원리를 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "이 원리를 활용하면 원하는 성능에 맞춰 금속 조성을 설계할 수 있어, 수소 생산, 이산화탄소 전환 등 에너지 공정의 효율을 높이는 고성능 촉매와 친환경 에너지 소재 개발에 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="5bdcfc98106725d27a7e8050515f0b31b56dd31ff85b7a9a56147d1e9d61f546" dmcf-pid="QctbWV6bmN" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="나노입자의 역설을 연구한 윤지수 카이스트 생명화학공학과 박사과정생, 오진원 스탠퍼드대 재료공학과 박사, 정희태 카이스트 생명화학공학과 석좌교수, 마테오 카르넬로 스탠퍼드대 화학공학과 교수(왼쪽부터). 카이스트 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183406634irvw.jpg" data-org-width="1000" dmcf-mid="B1z6tMJ6OO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/11/daejonilbo/20260511183406634irvw.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            나노입자의 역설을 연구한 윤지수 카이스트 생명화학공학과 박사과정생, 오진원 스탠퍼드대 재료공학과 박사, 정희태 카이스트 생명화학공학과 석좌교수, 마테오 카르넬로 스탠퍼드대 화학공학과 교수(왼쪽부터). 카이스트 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="368b891d4db237228052eefad464a3a0ef31d4e280e82ebd3a0cf0a783f1bb52" dmcf-pid="xkFKYfPKsa" dmcf-ptype="general">이번 연구는 윤지수 카이스트 박사과정생과 오진원 스탠퍼드대 박사가 공동 제1저자, 정희태 석좌교수와 마테오 카르넬로 교수가 공동 교신저자로 참여했으며 BASF(Badische Anilin- &amp; Soda-Fabrik)와 서울대도 공동 연구에 참여했다. 연구 논문 'Competitive reactivity drives size- and composition-focusing in multimetallic nanocrystals'는 세계 최고 권위 학술지 사이언스(Science)에 5월 7일 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단의 중견연구, 에너지기술평가원의 에너지인력양성사업, BASF의 지원을 받았다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 대전일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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