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48 공업화학 전망, 제16권 제6호, 2013
실험에서 얻은 고분자 나노 다공체는 1 g당 300 m2를 넘을 정도로 표면적이 매우 크기 때문에 수중의 오일 성분을 효율적으로 흡수할 수 있다. 석유 수반수에 포함되는 크레졸 오일 성분의 흡착 시험에서 1 g 당 260 mg을 넘는 흡착량을 확인했다. 또 개발된 흡착재는 고온 처리 하면 흡착된 오일을 탈착한다. 이때 문에 흡착재로 재이용할 수 있다. 또 이산화탄소 등의 가스 흡착 특성도 뛰어나 가스 분리 재료로의 응용도 기대할 수 있다.
본 성과는 10월 22일 영국 과학지 Nature Communications 온라인 판에 게재되었다(※ 발표논문 참조).
※ 발표논문: S. Samitsu, R. Zhang, X. Peng, M. R. Krishnan, Y. Fujii, I. Ichinose “Flash Freezing Route to Mesoporous Polymer Nanofibre Networks”, Nature Communications 4:2653|
DOI:10.1038/ncomms3653)
Figure. 고분자 나노 다공체의 모식도. 지름 10~20 nm의 나노 섬유 모양 분자 집합체가 고도로 나뉘어져 치밀한 3차원 네트워크 구조를 구축 한다. 노란색은 나노 섬유를 구성하는 고분자 사슬의 집합체를 나타낸다.
출처 : 2013.10.22 NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2013/10/p201310220.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
NIMS, 색소증감형 태양전지의 색소 흡착 구조를 분자 수준에서 해명
- 색소 흡착 구조 제어에 성공 -
일본 물질ㆍ재료연구기구(NIMS) 나노재료과학환경거점 하이브리드태양전지그룹의 혼다 미츠노리(本田 充紀) 연구원, 야나기다 마사토시(柳田 真利) 그룹리더는 색소증감형 태양전지의 분자/전극 계면 부근에서 생기는 특이한 흡착 구조의 변화와 광전류의 관계를 고에너지가속기연구기구(KEK)의 복사광 연X선 실험 을 통해 밝혀냈다.
색소증감형 태양전지는 저비용이면서 높은 유연성을 갖는 점으로 인해 차세대 태양전지의 하나로 주목 받고 있다. 실용화를 위해서는 현재의 발전 효율을 뛰어넘는 새로운 광전변환 효율의 향상(특히 광전류의 향상)이 요구된다. 색소 태양전지에서는 색소가 광 흡수와 전자 수여를 수행하기 때문에 광전류는 색소의 흡착 구조에 의존한다고 생각되며, 변환 효율 향상을 위해서는 실제 장치에서의 흡착 구조 해명과 그 제어
KIC News, Volume 16, No. 6, 2013
KIC News, Volume 16, No. 6, 2013 49 가 필요하다.
연구진은 색소 분자의 전자 구조를 알 수 있는 X선 광전자분광 및 X선 흡수광역미세구조법을 이용하여 루테늄 금속 착체 색소 N719의 흡착 구조를 분석했다. 보통 N719색소는 카르복실기(COOH기)를 매개로 TiO2 표면에 흡착되는 성질이 있다. 그러나 본 연구 결과, NCS-(티오시안산염 배위자)이 TiO2와 강한 상 호 작용하고 있는 것이 밝혀졌다. 지금까지의 흡착 구조 모델에서는 이러한 흡착 구조가 고려되지 않아 광 전류를 가로막는 원인이 됐을 가능성이 있다.
또한 이 NCS-TiO2의 강한 상호 작용은 D131색소(단파장 영역에서 강한 광흡수 특성을 나타내는 색소 로 동시 흡착제로서 널리 이용되고 있음)를 동시에 흡착시키면 소실되는 것을 알게 되었다. 본 성과를 설계 지침으로 삼아 최적인 흡착 구조를 제어한 결과, 태양전지의 가시광 영역의 외부 양자 수율이 커졌다(태양 광 조명 하의 광전 변환 효율은 약 0.3% 향상).
본 연구 성과는 일본 문부과학성의 위탁사업 ‘나노 기술을 활용한 환경기술 개발 프로그램’에 기반한 나 노재료과학환경거점(GREEN)에 의한 성과로서 미국 화학지 Journal of Physical Chemistry C에 게재되었 다(※ 발표논문 참조).
※ 발표논문: Mitsunori Honda, Masatoshi Yanagida, Liyuan Han, and Kenjiro Miyano, “X-ray Characterization of Dye Adsorption in Coadsorbed Dye-Sensitized Solar Cells”, Journal of Physical Chemistry C, July 11, 2013|DOI:10.1021/jp404572y)
Figure. 색소증감형 태양전지의 모식도.
출처 : 2013.10.10 NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2013/10/p201310100.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
