충남대 신소재공학과 전나리 교수 연구팀이 새로운 화학 기상 증착법인 ‘Sequential Infiltration Synthesis(SIS) 공정’을 통해 투명하고 다공성 특성을 갖는 ‘indium zinc oxide(IZO)’ 전극을 개발했다.

이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘SMALL(IF:13.28)’에 3월 24일 온라인판 표지 논문으로 선정됐으며, 고민경 학생이 제1 저자, 전나리 교수가 교신 저자로 참여했다. (논문 제목: Boosting Electrochemical Activity of Porous Transparent Conductive Oxides Electrodes Prepared by Sequential Infiltration Synthesis)

‘SIS 공정’은 나노미터 수준에서 정밀한 패턴을 지니는 유-무기 복합 물질과 다공성 무기 물질을 합성할 수 있는 차세대 증착 기술로서 정밀한 패턴 및 구조 제어가 요구되는 분야에서 활용될 것으로 기대를 모아왔지만, 그동안 SIS로 만들어진 재료의 전기적, 전기화학적 특성에 대한 연구는 미미했다.

이에 연구팀은 해당 SIS 공정을 통해 투명 다공성 IZO 기반 전극을 개발하며, SIS 공정이 전기화학 분야에서도 널리 응용될 수 있음을 확인했다.

연구팀이 개발한 IZO 기반 전극은 수용액 시스템에서 우수한 전기화학적 안정성과 넓은 전기화학적 비표면적 특성을 지니고 있다. 또, 대표적인 redox 분자인 ferrocenecarboxylic acid(FCA)로 전극 표면을 기능화시킬 경우, 동일한 표면 처리 과정을 거친 평판 형태의 IZO 박막 대비, 약 25배 뛰어난 전기화학적 활성 거동을 보였다.

연구팀은 이번 연구 결과를 통해 투명 다공성 IZO 전극이 비수용액 시스템을 기반한 다양한 연구 분야(예: 이온성 액체 내 금속 불순물의 탐지, 금속/반도체 물질의 전기화학적 증착)에서 폭넓게 응용될 수 있음을 확인했다.

전나리 교수는 “이번 투명 다공성 IZO 기반 전극은 분광전기화학 분야에서 높은 민감도를 지니는 작업 전극으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”며, “SIS의 산업적 응용 가능성과 3차원 조성 분포 및 구조 제어가 가능한 SIS 공정을 확립하기 위해 SIS 메커니즘의 규명과 SIS 재료를 위한 최첨단, 실시간 분석 기술의 개발에 힘쓰겠다”고 밝혔다.

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