[신기술 소개] 나노크기의 ‘이공’을 갖는 신물질

KIC News, Volume 22, No. 6, 2019

KIC News, Volume 22, No. 6, 2019 99

나노크기의 ‘이공’을 갖는 신물질

도쿄공업대학 이학원화학계의 山科雅裕 조교(당시 JSPS 해외특별연구원)와 Jonathan R. Nitschke 교수 (영국 케임브리지 대학) 등의 연구그룹은 취급이 어려운 반방향족 분자를 기반으로 한 나노크기의 분자케 이지(바구니모양분자)의 구축에 세계최초로 성공했다. 이 분자케이지의 내부공간은 벽면의 특성을 반영한 독특한 공간성질을 가지고 있다. 또한 다른 분자를 캡처하는 것으로, ‘반방향족벽 나노공간’과 분자 간 상 호 작용이 처음 실험적으로 증명되었다. 본 연구성과는 아직 분명하지 않지만, 반방향족 분자의 성질규명 및 미발견분자의 탐색을 위한 중요한 수단이 될 것으로 기대된다.

기존 내부공간을 갖는 분자(호스트 분자)의 대부분은 안정적인 방향족분자를 기본골격으로 하고 있어 매 우 불안정한 반 방향족 분자를 기반으로 한 호스트 분자와 그 내부공간의 성격은 완전히 해명되지 않았다.

본 연구에서는 상온에서도 안정적으로 처리가 가능한 반 방향족 분자이다. 노루코로루에 주목하고 이에 화 학수식을 실시함으로써, 반 방향족분자로 구성된 분자케이지를 세계 최초로 합성하였다. 이론 계산에서 분 자케이지를 구성하는 반 방향족 분자의 기여에 의해 내부공간이 강한 반대로 차폐 공간이 있는 것이 밝혀 졌다. 또한 내부공간에 게스트 분자를 내포하면 내포된 분자의 핵자기공명(NMR) 신호가 현저히 낮은 자기 장의 이동에 따라 분자사이의 반차폐효과를 실험적으로 증명하는 데에도 성공했다.

연구성과는 본 대학 화학생명과학 연구소의 田中裕也 조교와 캠브리지 대학의 Roy Lavendomme 박사, Tanya K. Ronson 박사, 코펜하겐 대학의 Michael Pittelkow 교수팀과 공동의 연구결과로서 “Nature”에 2019년 10월 23일(영국시간)에 게재되었다.

Figure 1. (a) 대표적인 방향족분자의 화학구조와 “방향족벽 나노공간”의 개략도 (b) 노루코로루 1의 화학구조와 “반방향족벽 나노공간”의 개략도 출처: 동경공업대학 (2019. 10. 28) https://www.titech.ac.jp/news/2019/045521.html

작성: 김 선 회 (상지대학교)