[미국] 예일대, 라이스대와 수질오염물질 정화하는 나노입자 개발

빛을 열로 변환하는 새로운 나노 입자로 연구팀은 오염 물질의 물을 정화하는 유망한 기술을 발견했다.

식수원에서 농약, 의약품 및 퍼플 루오로 옥탄 산과 같은 미량의 오염 물질은 최근 몇 년 동안 인간에게 심각한 건강 위험을 초래했다. 이러한 미세 오염 물질은 기존의 처리 공정을 생략했지만, 일반적으로 오존, 과산화수소 또는 UV 광을 포함하는 특정 화학 공정이 효과적임이 입증되었다. 그러나 이러한 프로세스는 비용이 많이 들고 에너지 집약적일 수 있다.

NEWT (Nanotechnology-Enabled Water Treatment) 나노 시스템 공학 연구 센터의 노력의 일환으로 예일대학교(Yale University) 엔지니어가 만든 새로운 나노 입자는 이러한 한계를 극복하는 기술로 이어질 수 있다. 이 입자는 이번 주 국립과학원 논문집에 발표된 연구에 설명되어 있다.

NEWT는 2015년 라이스대, 예일대 등이 설립한 국가연구센터다. 새로운 나노 입자의 수석 연구원이자 작성자인 예일대의 재재 재호(Jaejae Jaeho)는 NEWT의 나노 광자 연구리더인 라이스대 나오미 할라스 (Naomi Halas)와 공동으로 프로젝트를 진행했다.

여러 분야의 연구자들은 광열 및 광촉매 특성에 대한 금 나노 입자에 관심을 보였으며, 이는 암 요법과 같은 용도에 효과적인 도구로 입증되었다. 그러나, 이들은 수처리 용도에 좋지 않은 정화제 없이 나노 입자를 물에 분산시키는 어려움으로 인해 수질 개선 노력에 크게 영향을 미치지는 않았다. 

NEWT 연구원들은 금 나노로드를 설계하고 합성함으로써 이를 해결하는 방법을 찾았다. 사람의 모발 너비보다 각각 수백 배 더 작은 나노 입자는 실리카로 반 코팅된다. 이 디자인 요소는 실리카로 코팅 된 절반이 각 나노로드가 다른 나노로드와 분리되어 물에 현탁되도록 하기 때문에 중요하다.

나노로드는 강렬한 빛을 흡수하여 표면에 국한된 열로 변환하여 전체 물을 가열하는 것보다 훨씬 효율적이다. 그리고 햇빛을 사용하기 때문에 저렴하고 지속가능하다. 또한 나노로드의 동일한 부분은 전자 오염 촉매로서 작용하여 미세 오염 물질의 파괴를 촉진시킨다.

[출처 = WaterWorld(https://www.waterworld.com/drinking-water/treatment/article/14178588/janus-nanorods-convert-light-to-heat-that-can-destroy-pollutants) / 2020년 6월 26일]