이 연구는 일정하게 정렬된 3차원 광촉매 구조체 표면에서 전하운반체의 이동경로를 파악, 인공광합성 반응 경로 규명에 관한 새로운 이정표를 제시했다.

26일 경북대에 따르면 에너지공학부 박현웅 교수팀은 대구경북과학기술원 박이슬 박사와 공동연구를 통해 3차원 텅스텐 산화물 광촉매 구조체 (이하 3차원 광촉매)를 제작하고, 3차원 광촉매가 태양광을 받았을 때 발생하는 공간적 태양광 흡수율 변동과 나노 초(10억분의 1초) 영역에서 전하운반체 이동 시간 및 경로를 밝혀냈다.

이산화탄소를 화학연료로 전환하는 인공광합성은 글로벌 기후 변화에 대응할 수 있는 핵심기술로 각광받고 있다.

광촉매는 빛에너지를 화학에너지로 바꿔주는 물질로, 태양광 흡수량이 높고 전하운반체 이동이 빠를수록 연료화 효율이 높아진다.

박 교수팀은 3차원 광촉매를 원기둥 형태로 제작, 유한차분 시간영역(FDTD, Finite-difference time-domain) 시뮬레이션을 통해 원기둥 상단 특정 부분에서 태양광 흡수율이 향상되는 것을 확인했다.

또 광촉매의 형광수명을 측정한 결과 원기둥 광촉매 표면의 가장자리에서 전하운반체가 빠르게 이동하는 것을 확인했다.

박현웅 교수는 “3차원 광촉매의 반응 경로 규명은 인공광합성 효율을 높이기 위한 다양한 시스템을 구성하는데 중요한 지표가 될 것”이라고 밝혔다.