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미세에멀션에서의 나노물질 합성: 형성메커니즘 및 성장제어(Synthesis of nanomaterials in microemulsions: formation mechanisms and growth control)

전문가 제언: □ 나노크기 입자의 성질은 벌크물질의 성질과 아주 다르다. 나노크기 입자는 많은 분야, 세라믹, 촉매, 자기 기록, 반도체 및 초전도체 등 다양한 기술에 응용되고 있으며 향후 이의 산업적 이용분야는 더욱 확대될 것으로 전망된다.

□ 미세에멀션은 열역학적으로 안정하고, 계면활성제의 경계 필름에 의해 안정화된 두 혼합 되지 않은 용액은 광학적으로 등방성(等方性)을 가진다. 계면활성제는 기름/물 경계면에 머물면서 경계면의 장력을 감소하며 연속상내 내부 상 분산을 안정화시킨다는 원리가 이용된다.

□ 나노크기 입자제조에 주로 사용되는 역 미세에멀션 방법은 수용액상은 100㎚ 정도의 미세액적으로 분산되고 주위에는 기름 연속상에 계면활성제 단분자층이 에워싸고 있다. 이 경우 분산된 물 액적은 무기물 입자 합성에 나노반응기로서 역할을 하고, 단분자층 계면활성제는 입자성장을 제한하는 방벽을 제공한다. 미세에멀션방법을 사용하여 Pt, Pd, Rd 및 Ir 등의 금속입자의 단분산층의 합성에서, 역 미세에멀션을 사용하여 여러 가지 초전도체 물질을 성공적으로 합성하였다. 역 미세에멀션으로 제조된 입자의 광 발광 피크의 강도가 벌크 침전으로 제조된 입자보다 강한 것은 미세에멀션프로세스로 제조할 때 빈공간이 거의 없이 조밀하게 충전되었기 때문일 것이다.

□ 전통적인 촉매는 수용성 금속염을 세라믹 담체표면에 잘 분산시켜 열적 안정성을 가질 수 있다. 이 경우 활성상의 입자크기는 나노크기 범위이나 입자크기의 낮은 수순의 제어로 넓은 크기분포를 가진다. 촉매의 크기에 따른 반응 메커니즘현상 규명은 이 경우 어렵다. 기하학적으로 잘 정의된 모델 촉매는 이의 의존성 규명이 가능하다. 이런 연구에 적합한 촉매 제조를 하기위해, 기름 중의 물(물/기름)미세에멀션에 백금 전구물질을 환원시켜 제조하면 수 나노미터의 좁은 크기범위의 촉매입자가 가능하다. 이런 특정한 크기와 형태의 나노입자 촉매를 제조하기 위해서는 미세에멀션에서 입자형성의 기본을 이해하는 것이 중요하다. 계면활성제의 형태, 미세에멀션 입자형성 법칙, 입자크기 제어 메커니즘 및 반응속도에 미치는 영향을 더 면밀히 연구해야 한다.

저자: M. Arturo Lopez-Quintela
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