연세대, 김동호-세슬러 교수 공동연구팀 ‘Nature Chemisty’ 표지논문 게재
- 반방향성 물질 합성과 중간체의 성질 규명
벤젠, 나프탈렌과 같이 실제 향기를 갖는 물질에서 유래한 방향(芳香)성 분자라는 개념은, 탄소화합물이 평면 고리 형태를 이룰 때를 통틀어 일컫는 용어이다. 이러한 평면 고리 형태의 탄소 화합물은 탄소간 전자의 공유를 통하여 구현되며, 동일한 탄소 조성의 선형 분자에 비하여 매우 안정한 형태를 갖기 때문에 우리가 일상에서 접하는 다양한 물질 중에서도 이러한 방향족 분자체를 쉽게 찾아볼 수 있다.
최근의 연구 동향은 이러한 방향성의 개념과 반대되는 반방향성 분자로 집중되고 있는데, 반방향성 분자가 갖는 에너지적 특성이 분자과학적인 측면을 넘어 에너지 발생, 전달과 같은 광학 소자로의 응용 가능성을 보여주기 때문이다. 하지만, 일반적으로 이러한 반방향성 분자는 불안정성으로 인해 평평한 구조 잃고, 방향성이 사라지기 때문에 지금까지 매우 예외적인 조건에서만 드물게 보고되었다.
하지만 연세대 화학과의 WCU 연구팀은 안정한 반방향(反芳香)성 물질을 합성하고 그 중간체를 최초로 확인, 특성을 밝힌 연구 결과를 세계적인 권위의 과학저널인 ‘네이처(Nature)’의 자매지, ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’(IF 20.524)에 12월 10일 온라인판 표지 논문으로 발표하였다.
이 연구가 과학계에서 주목을 받는 이유는 “반방향성”분자를 성공적으로 합성했다는 것뿐만 아니라, 기존 분자와는 다르게 간단한 산/염기 반응만을 통하여 방향성을 조절하고 세 가지 광학적 특성을 갖는 시스템을 구현했다는 점이다. 이러한 특성은, 기존 이진수 기반의 전산과정을 갖는 집적회로의 처리방식을 분자 수준의 삼진수 기반으로 바꾸는 것과 같은 차세대 물질 개발의 단초를 제시할 수 있어 앞으로의 그 활용성에 더욱 관심이 주목되고 있다.
연세대 연구진은 방향성-반방향성 파이전자 구조체 중 생물학적 및 광전자공학적으로 산업 이용가치가 큰다양한 분자체들을 합성하고, 이들의 물리화학적 특성을 시분해분광학 기법으로 심도있게 분석한 연구로 널리 알려져 있으며, 이러한 연구는 태양광 에너지 변환, 광 동역학 치료, 차세대 디스플레이 등의 다양한 기술 적용 가능성을 보여줄 것으로 기대된다. 이 연구는 연세대 화학과 WCU 팀과 강원대 이창희 교수 연구진, 일본 오사카대 후쿠주미(Shunichi Fukuzumi) 교수 연구진들과의 공동 연구를 통해 이루어졌다.
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2017년 3월 6일 16:30
