경상대 자연과학대학 화학과 이심성 교수연구팀이 나노과학의 핵심소재인 '2차원 폴리로탁세인'을 제조하는 획기적 방법을 개발했다고 밝혔다.

20일 교수연구팀에 따르면 '로탁세인(rotaxane)'은 바늘 코(또는 구슬)에 실을 꿰는 것처럼 반응물이 물리·기계적으로 얽혀 생성한 물질이다.

로탁세인 및 이들의 고분자인 폴리로탁세인은 차세대 나노기술로 주목받는 분자모터 등 다양한 분자 기계의 원천물질로 주목받고 있다.

▲ 경상대 이심성 교수·이은지 박사

제조법은 바늘 코에 실을 꿰고, 일직선으로 서로 연결해 1차원 구조를 만든 후 나란히 배열한 1차원 구조를 다리결합으로 천을 짜듯이 2차원으로 만드는 과정을 거친다.

기존 방법에서는 실을 꿸 때 사용하는 성분과 다리결합에 사용하는 성분은 전혀 다른 물질이었다.

이 교수팀은 자체 설계한 원통형 유도체를 은 이온과 선형분자인 이시아노옥탄과의 단 한 번의 반응을 통해 높은 수율(투입량 대비 완성품 비율)로 2차원 폴리로탁세인 제조에 성공했다.

또 그 구조를 X-선 단결정(單結晶) 회절(장애물 주위 파동의 퍼짐) 분석으로 밝혀냈다.

이 교수팀은 이 방법을 통해 한 가지 선형분자가 바늘 코를 꿰고 다리결합에도 참여하는 등 두 가지 역할을 동시에 하는 점도 확인했다.

그동안 한 가지 선형분자가 서로 다른 두 기능을 보이는 것은 선형분자 사이 큰 반발력 때문에 거의 불가능한 것으로 알려져 왔다.

이 교수팀은 "이번 연구의 핵심은 한 가지 선형분자로 2차원 폴리로탁세인을 제조한 것과 이 물질이 만들어지는 합리적인 경로를 제안한 것"이라고 밝혔다.

이 연구 결과는 화학 분야 전문 학술지인 '안게반테 케미'에 핫 논문으로 선정돼 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단 기초연구실 및 핵심연구 지원사업으로 이뤄졌다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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