중국 동북 대학(Northeastern University)과 난징 대학(Nanjing University)의 연구진은 새로운 무균 스마트 창을 개발했다.

 

새로운 스마트 창은 햇빛의 투과율을 제어하고 태양 복사선을 열로 변환시킴으로써 유리 위에 살고 있는 대장균을 죽인다. 이러한 무균 스마트 창은 비행기, 병원, 대중교통, 기타 지역에서 사용될 수 있을 것이다.

 

여러 기능을 한 개의 스마트 창에 통합하는 것은 각 기능별로 다른 재료가 필요하기 때문에 어렵다. 예를 들어, 가장 널리 사용되는 광 투과율을 제어하는 물질은 WO3이다. 이것은 전기화학적 충/방전에 따라 가역적으로 광 투과율을 변화시킬 수 있다. 반대로, 근적외선 태양 복사선을 열로 변화시키는 물질은 금속 나노입자이다. 항균성을 가지게 하기 위해서는 구리와 같은 항균 물질을 사용해야 한다. 그러나 한 개의 재료로 이런 모든 특성을 구현하는 것을 어렵다.

 

이번 연구에서는 금 나노입자와 나노막대가 내장된 벌집 모양의 구조를 가진 3차원 WO3로 전기 변색 광열 박막을 만들었다. WO3는 창문을 통과하는 가시광선의 양을 제어하고 금 나노구조는 들어오는 햇빛을 열 에너지로 변환시킨다.

 

이번 연구진은 몇 분 안에 창문이 완전 투명에서 검정 색으로 바뀔 수 있다는 것을 보여주었다. 그리고 근적외선 레이저를 조사했을 때 약 5 분 동안에 24 °C까지 창 온도가 증가한다는 것을 확인했다. 창문이 어두운 상태에 있을 때 살균 효과가 가장 강했다. 창문은 모든 세균을 사실상 제거할 수 있었다. 대부분의 살균 효과는 창문의 광열 특성에 기인했다.

 

멸균 스마트 창은 항공기, 고위도 지역, 병원에서 특히 유용할 것이다. 이것은 광 투과율을 동적으로 제어하고 근적외선 태양 복사선을 열로 변화시키며 미생물에 의한 공격을 줄일 수 있는 특성을 가지고 있다.

 

이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “Electrochromic-Tuned Plasmonics for Photothermal Sterile Window” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/acsnano.8b02292).