연세대, 금속 나노클러스터 초고속 계간전이 현상 세계 최초 규명

연세대학교 화학과 이동일·김우재 교수 연구팀이 일본 리쿄 대학교와 공동으로 금속 나노클러스터에서 발생하는 초고속 계간전이 현상을 세계 최초로 직접 관측하고 메커니즘을 규명했다.

연구팀은 초고속 시간 분해 흡수 분광법을 활용해 Au25, Ag25, Au13 나노클러스터의 들뜬 상태 동역학을 분석했으며, 광흡수 후 100펨토초 미만의 극히 짧은 시간 내에 단일항에서 삼중항으로의 에너지 전이가 일어남을 확인했다. 나노클러스터의 구조적 유연성이 에너지 이완 경로에 미치는 영향을 규명해 구조 설계를 통한 광물리적 특성 조절이 가능함을 입증했다.

이번 성과는 차세대 태양전지, 광촉매, 바이오 이미징 등 광기능성 소자 개발의 핵심 지표를 제공하며 광전자 소재 분야의 새로운 설계 패러다임을 열 것으로 기대된다. 연구 결과는 미국화학회지(JACS)에 3월 20일 온라인 게재됐다.