서울대 연구진이 영구적으로 분자 구조가 끊어지지 않도록 기계 결합한 새로운 나노머신을 세계 최초로 합성했다.

6일 서울대는 남좌민 화학부 교수 연구진이 영구적으로 끊어지지 않도록 기계적으로 엮인 나노미터 크기의 나노카테닌(nanocatenane) 구조를 합성하고 이를 통해 새로운 나노머신을 구현했다고 전했다.

지금까지는 원하는 형태의 나노입자 조립 구조를 만드는데 DNA 등 입자간 상호작용 물질을 활용했는데, 이러한 기능성 물질은 잘 끊어지는 등 안정적이지 않아 전체적 조립 구조를 무너뜨린다는 문제가 있었다.

▲ 남좌민 서울대 교수 연구진이 개발한 나노카테닌 구조 나노머신.

따라서 전체적 조립 구조와 성질을 유지·조절하는 데는 나노입자 간 끊어지지 않는 결합을 설계하는 것이 필수적인데, 지금까지 구현된 적이 없었다.

남 교수 연구팀은 고리 모양의 분자가 기계결합(mechanical bond)에 의해 서로 엮어있는 카테닌(catenane)이라는 분자에서 영감을 받아 무기 금속인 금을 소재로 사용해 두 나노 고리가 끊어지지 않고 영구적으로 엮여있도록 한 '나노기계결합'·'나노카테닌' 구조를 최초로 구현했다.

이 합성을 통해 만들어진 나노머신은 빛에 의해 기계적 움직임이 제어되는데, 근단백질의 주요성분인 미오신이 만들어내는 힘의 10배를 발휘하는 것으로 나타났다.

연구진은 "나노 및 소재 분야에서 가장 잠재력이 큰 주제 중 하나인 나노머신과 나노로봇 분야에 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대한다"며 "바이오센서, 디스플레이 등의 응용 연구 분야에도 다양하게 활용될 수 있을 것"이라 밝혔다.

연구 성과는 국제 학술지 '네이처 신테시스(Nature Synthesis)'에 표지논문으로 선정됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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