| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 2차원 전자화물 표면에 국한된 2차원 전자가스 (2 dimensional electron gas, 2DEG)에 의해 발현되는 플라즈모닉 성질의 실험적 규명 및 광화학적 특성을 분석하는 연구를 수행 ○ 전체 내용 [2차원 전자화물의 표면 2DEG 고찰 연구] ○ 전자화물 표면에서 발현되는 2DEG과, 층간 계면에서 발현되는 벌크 2DEG의 차이 확인 - 저 에너지 전자 회절 (low-energy electron diffraction, LEED), 주사 터널링 현미경 (scanning tunneling microscopy, STM), 각 분해 광전자 방출 분광기 (angle-resolved photoemission spectroscopy) 등을 이용한 분석 통해 표면 2DEG의 특성 고찰 [2차원 전자화물/금속 나노입자 복합체의 2차원 플라즈몬 폴라리톤 고찰 및 안정화 메커니즘 규명] ○ 플라즈모닉 성질의 실험적 규명 및 광화학적 특성 분석 - 2차원 전자화물의 플라즈몬 밴드 파장 탐색 및 편광, 굴절률 의존성 확인 - 근접장 주사 광학 현미경 (near-field scanning optical microscopy, NSOM) 이용하여 전자화물 표면의 플라즈몬 폴라리톤 파동 특성 연구 - Finite-Difference Time-Domain (FDTD) 계산의 모델 성립 ○ 전자화물/금속 나노입자 복합체의 플라즈모닉 성질 분석 - 2차원 전자화물의 높은 환원력을 통한 자발적 금속 전구체 환원 반응 유도 및 전자화물/플라즈모닉 나노입자 복합체의 라이브러리 구축 - 전자화물/금속 나노입자 복합체의 안정성 향상 도모 및 메커니즘 규명 - 켈빈 탐침력 현미경 (Kelvin probe force microscopy, KPFM)을 활용한 표면 전위 (surface voltage) 측정을 통해 전자화물과 금속 나노입자 간의 전하 수송 양상 확인 [전자화물/금속 나노입자 복합체의 고효율 광전극 촉매활성 구현] - 플라즈몬 공명 파장의 광이 조사 되었을 때의 전기화학 촉매활성 비교 연구 - 전자가 풍부한 전자화물과 전기촉매 활성이 우수하고 표면적이 넓은 금, 은, 구리 금속 나노입자 복합체의 전기화학적 환원 반응 촉매활성 연구 □ 연구개발성과 2차원 전자화물/금속 나노입자 재료 내의 전자의 거동 확인함 전자화물과 금속 나노입자 양측에 모두 안정성을 높이고, 플라즈모닉 특성을 극대화 시키며, 고효율 전기촉매 활성 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 전 세계적으로 2차원 물질에 대한 연구가 매우 활발히 이루어지는 경향을 보이는 가운데, 비교적 연구가 덜 이루어진 2차원 전자화물에 대한 선점 연구가 매우 시급함. 2차원 전자화물이 플라즈몬 특성을 보유한다는 계산 연구가 보고된 바 있으나 실험적으로 2차원 전자화물의 플라즈몬 성질에 대한 실험적 규명은 전혀 이루어진 바 없으므로, 본 연구를 통하여 전자화물의 전자기학적 이해도를 높이고, 광학적 응용을 위한 아이디어를 제공할 수 있음. - 2차원 전자화물/금속 나노입자 재료 내의 전자의 거동 및 광자와의 상호작용에 대한 기초 연구가 미흡한 상황. 또한 전자화물의 안정성을 높이는 방안으로 금속 나노입자 도입을 제시할 수 있음. - 기존에 실험적으로 밝혀지지 않은, 플라즈몬 폴라리톤이 발현되는 새로운 2차원 소재로 전자화물을 제시할 수 있음. - 2차원 전자화물의 표면 2DEG이 플라즈몬 폴라리톤 특성에 기여하는 바를 밝힘으로써 2차원 광·전자소재의 기초연구에 기여할 수 있음. - 본 연구를 통해, 전자화물에 금속 나노입자를 도입함으로써 전자화물과 금속나노입자 양측에 모두 안정성을 높이고, 플라즈모닉 특성을 극대화 시키며, 고효율 전기촉매 활성을 얻는 시너지 효과를 얻을 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 2p) |
