자기조립 유기체 복합촉매 커플링 기반 초고감도 가스센서 플랫폼소재 개발

연구자 한국과학기술원 김일두
주요 지원 내역 집단연구지원사업
성과창출연도 2017
성과내용 자기조립 유기체를 이용한 복합 촉매의 설계를 통해 다양한 촉매 라이브러리를 구축하였다. 유기체의 자연 친화적인 자기조립(분자들이 자발적으로 특정한 나노구조체를 형성하는 성질)현상을 이용하여, 호흡가스 분석용 감지소재의 최적화된 복합 나노입자 촉배의 설계 및 합성기술을 개발하고 원천 특허 기술을 확보하였다. 특히, 유기체의 자기조립 특성을 바탕으로 단일 원소로 구성된 촉매 뿐만 아니라 (1) 금속합금, (2) 금속간화합물,(3) 코어셀 등의 다종접합 형상을 갖는 촉매를 설계하였다. 자기조립 유기체의 고분산성 특성을 이용하여 촉매 활성 저하문제를 획기적으로 해결하였다. 본 연구팀은 상기 신개념 복합 나노입자 촉매와 금속산화물 나노섬유 내부에 평균 2nm의 직경을 갖는 백금 기반의 금속간화합물(PtPd,PtRh,Pt3Y)과 이종접합(Pt-Ni) 촉매를 균일하게 결착시켜, 호기 속에 포함된 질병의 생체지표(biomaker) 가스인 아세톤(당뇨병)과 황화수소(구취)를 선택적으로 감지하는 초고감도 가스센서를 개발하였다. 이를통해, 호기 속 미량의 생체지표 가스를 검출함으로써 다양한 질병을 조기에 진단할 수 있는 의료 진단용 가스센서의 실용화 가능성을 입증하였다. 본 연구결과는 학계의 큰 주목을 받아 Asia Research News 2018에서 주목해야 할 기술로 소개되기도 하였으며, 재료 및 화학분야 세계적 권위지인 Advanced Materials(IF=21.95)와 Accounts of Chemical Research (IF=20.955)에 표지논문으로 발표되었다. 또한, 관련 원천기술 특허를 통해 본 연구팀은 국내외 산업발전을 이끈 발명진흥에 대한 공로로 "2017년 KAIST 10대 핵심 특허기술(1등)"로 선정되었으며, "2017년 KAIST 기술 혁신 대상"을 수상하기도 하였다. 그 뿐만 아니라, 2017년도에 삼성전자, 지디센트론, NIDS기업에 기술이전을 실시하여 총 15억 원의 기술이전 실적을 달성하여 본 연구팀 기술의 우수성을 입증하였다.

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