마이크로스케일에 머무는 기존 전기화학 측정법의 분해능 한계를 극복하기 위해 최근 여러 새로운 전기화학 기술이 시도되고 있다. 특히 단일 나노입자의 impact 연구 및 전기화학 이미징 기술의 개발이 활발히 이루어지고 있다. X-ray, 형광, 분광학 등 다른 방식의 도구를 이용하여 전기화학 이미징을 수행하는 간접적인 방식과 패러데이전류 및 전도도 전류를 직접적으로 측정하는 이미징 방식이 모두 연구되고 있다. 특히 이 중에서 나노피펫 기반의 주사 전기화학 프로브 현미경은 상대적으로 높은 분해능 및 다른 도구와의 용이한 결합으로 최근 주목받고 있으며, 이를 이용하여 다양한 전극 물질에 대해 단일 나노구조체 수준에서 전기화학 거동을 관찰할 수 있게 되었다. 본 기고 문에서는 여러 전기화학 이미징 기술의 원리, 현황, 미래에 대해서 소개하고자 한다.

광합성은 남세균, 조류 및 녹색 식물에 의해 진화된 최초의 자연 과정 중 하나로서 태양 에너지와 이산화탄소를 환원된 탄소 화합물 형태로 저장하는 동시에 물을 산소로 산화시킨다. 오늘날 존재하는 모든 생명체의 근간인 광합성으로부터 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 연구는 환경 친화적인 재생 에너지 기술로 각광받고 있다. 광합성 에너지 변환은 광-생체전기화학 전지에서 광시스템 및 광합성 유기체를 이용한 직접 전기 생성 또는 연료 생산 등 다양한 현대 기술과의 접목을 통해 효율을 높이고 있다. 저차원 나노 물질을 활용한 광자 흡수 향상 및 전극으로의 효율적인 광합성 전자 이동 연구나 광합성 전자전달계와 수소화효소의 결합을 통한 수소생산 연구 등 많은 발전이 있었다. 본 기고문에서는 세포 소기관 또는 전세포와 전극의 전기화학적 계면 엔지니어링 연구 및 생물학적 대사를 활용한 연료 생산 연구에 기반 하여 광합성계를 활용한 태양 에너지 변환 연구 동향에 대해 소개하고자 한다.

With the growing popularity of battery-powered mobility, battery safety and performance reliability have been prioritized by battery industries. Despite advanced manufacturing processes of large-scale commercial Li-ion cells, “latent defects” that can accidentally appear due to imbalanced battery design, invisible faults, and extreme operating conditions still threaten performance degradation and battery fire. Hence, it is urgently necessary to detect such latent defects in advance and understand the impacts of cell parameters and operating conditions on the battery failure scenario. For straightforward analysis of commercial cells, real-time, non-invasive visualizing of battery inside and diagnosing battery aging have been recognized through in-operado battery imaging technology based on X-rays, neutrons, and ultrasound which can penetrate the active materials, cell components, and external packaging. Moreover, a battery imaging technique to visualize the current distribution pattern using a magnetic field induced at batteries under external current load has also been proposed. This review will comprehensively discuss the imaging techniques inside the battery from atomic and molecular levels in electrode materials and interfaces to macro-scale battery systems, and examine qualitative case studies and recently unveiled phenomena.