목포대(총장 박민서)는 화학과 김태우 교수 연구팀이 수행한 논문이 지난 10월 4일 영국왕립화학회의 물리화학 학술지인 ‘Catalysis Science & Technology (영향력 지수, 6.119)’ 2021년 19호 뒷면 표지로 게재됐다고 밝혔다. 연구책임자인 김 교수와 화학과 분광화학 분석센터 교수 연구팀이 공동으로 진행한 이번 연구는 자연계 광합성 과정을 모방하여 니코틴아마이드 조효소(이하 NAD)를 재생하는 태양광 촉매 개발 및 이에 따른 반응메커니즘을 규명한 것이다.
NAD는 자연 광합성에 수반되는 산화-환원 반응 및 물질 합성의 중요한 에너지 공급원으로서, 빛에너지를 생명체가 직접 활용할 수 있게 한다.
연구팀이 개발한 태양광 촉매는 빛을 흡수하는 유기물과 황원자를 공동 도핑한 탄소 질화물(g-C3N4)로서 전자 중개자로 작용하는 로듐 착화물과 함께 촉매 반응에 참여한다. 복잡한 자연 광합성 구동 과정을 단순화한 새로운 촉매는, 태양광에너지 흡수로부터 생산된 광전자를 효율적으로 이동시켜주는 연속적인 전자 전달 방식으로 인해 NAD 생산에 뛰어난 효율을 보였다. 이번 연구는 교육부 사업으로 한국연구재단과 기초과학지원연구원(KBSI)에서 추진하는 ‘기초과학 연구역량 강화사업-핵심연구센터’로 화학과에 설립된 목포대학교 유·무기 소재 및 천연물 분광화학 분석센터(센터장 남상호)의 지원으로 수행됐다.
김 교수는 “생체 조효소를 빛을 이용해 만들어 낼 수 있는 광촉매의 작동을 보여주었고, 앞으로 1000조분의 1초 찰나의 순간을 포착 가능한 분광학 기술을 통해 고효율 광촉매의 비밀을 밝혀낼 계획이다”라고 말했다.
공동 저자로 참여한 화학과 4학년 이유빈 연구원은 “학부생 연구 프로그램에 하나로 실제 실험을 통해 태양광 촉매 개발 및 반응메커니즘 연구에 참여하여, 다양한 화학 분석 기법을 직접 배울 수 있어 좋았다”라고 말했다.
/박상술 기자