| 초록 |
□ 연구개요 본 연구에서는 빛과 물질의 상호작용의 결과로 나타나는 표면 플라즈몬 공명 현상에 기반한 단일 금 나노입자를 이용하여 유기 합성 반응에 응용하고, 전자 생성 및 전자 전달 속도를 조절하여 유기 합성 반응 메커니즘과 생성물 간의 선택성을 높여 새로운 형태의 유기 합성 방법론을 제안하고자 한다. 본 연구는 매우 간단한 방법으로 유기 합성 반응에서 일어나는 물리적 현상을 이해하는 데 도움을 줄 수 있으며, 연구의 결과물을 이용하여 새로운 유기 화학 반응 메커니즘을 제시할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구는 매우 쉽고, 간단하고, 경제적인 방법으로 어렵고, 다양한 종류의 유기 화학 반응을 진행할 수 있으며, 대량 합성에도 적용 가능하다고 생각한다. 유기 합성에 대한 기존 연구 방식을 탈피하고 새로운 연구 방법으로 그 동안 유기 합성 반응이 가지고 있던 근본적인 한계들을 해결하고, 유기 합성 반응의 이해도를 높임과 동시에 새로운 방법론을 제시할 것이다. 플라즈모닉 광촉매는 입사되는 빛의 세기, 빛의 파장 및 정공의 제거를 통해 전자 생성 및 전자 전달의 속도를 비교적 자유롭게 조절이 가능하다. 따라서 위의 조건들을 적절히 조절함으로써 유기 합성 반응에 응용할 것이다. 본 연구에서는 다양한 종류 및 형태의 플라즈모닉 나노 입자를 합성하여 연구를 수행할 것이다. 이를 통해 나노 입자의 화학적 조성 및 형태학적 관점에서 유기 합성 연구를 수행할 것이다. 본 연구에서 Suzuki coupling, Diels-Alder reaction, [4+2] Cycloaddition 또는 photopolymerization과 같이 이미 잘 알려진 유기화학 반응을 model system으로 이용하여 연구를 수행하고, 강 유기 화학 반응과 광촉매 물질과의 연관성을 파악하여 더 효과적인 광촉매 물질을 디자인할 예정이고, 다양한 나노 입자와 유기 합성 반응과의 상호 연관성을 파악할 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구 주제는 금 나노 입자와 빛의 상호 작용을 바탕으로 다양한 유기 합성 반응 연구를 수행하고, 합성 메커니즘을 파악함과 동시에 반응의 선택성을 높이고자 수행되었다. 전체 연구 기간 중 수행한 연구는 다음과 같다. 1. 금 나노 입자 크기에 따른 광촉매 특성 평가 수행 2. 금 나노 입자의 광촉매 특성을 이용한 분자 간 탄소 결합 반응 연구 수행 3. 금 나노 촉매를 이용한 분자 내 C-N 결합 연구 수행 4. 빛과 나노입자의 상호작용을 통한 photopolymerization 합성 연구 수행 5. 플라즈모닉 나노 입자의 핫 전자 생성과 광촉매 특성과의 상관관계 연구 수행 본 연구 과제는 연구 목표에 맞는 연구 수행이 이루어졌다고 판단한다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 단일 금속 나노 입자와 빛 만으로 유기 합성 반응을 진행할 수 있다는 새로운 가능성을 제시할 것이고, 입사되는 빛의 조건과 나노 입자의 형태에 따라 반응 속도를 조절할 수 있어 유기 반응의 중간체에 대한 정보를 과학적, 실험적으로 증명할 수 있을 것이다. 또한 본 연구 과제를 통해 기존 유기 합성 반응에서 불가능했던 생성물들 간의 선택비 조절이 가능하고, 기존 합성법에서 얻을 수 없었던 새로운 생성물이나 매우 혹독한 반응 조건에서만 얻을 수 있었던 생성물들을 쉽고 간편하게 얻을 수 있다는 장점도 있다. 본 연구 과제는 새로운 유기 합성 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대하며, 여러 단계에 걸쳐 진행되는 기존 유기 합성 과정을 단순화 시킬 수 있고, 쉽고, 온화한 반응조건으로 다양한 생성물을 얻을 수 있을 것으로 생각한다. 또한 다양한 광촉매 특성을 보이는 금속 나노 입자를 개발하여 유기 합성 반응뿐 만 아니라 다양한 분야로의 확대가 가능할 것으로 여겨진다. 이는 해당분야 연구자들에게 흥미로운 연구 주제가 될 것이며, 다양한 학문으로 확대 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다. 광촉매를 이용한 유기 합성 반응은 다양한 유기 합성 반응에 적용가능하고, 친환경적이며, 대량 생산과 비용 절감의 효과가 클 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
