자가 소팅 기능을 가진 나노입자 :: 산업뉴스

이탈리아 과학자들이 나노입자의 표면을 이용해 분자들이 스스로 분리되게 하는 방법을 개발했다고 보고했다. 연구팀은 인산화기와 카르복시기가 포함된 분자를 혼합한 후에, 아연 이온을 첨가함으로써 분자들을 분리한다고 보고했으며, 관련 작동 원리도 규명했다. 이번 연구 결과는 독일 화학회지(Angewandte Chemie), 2014년 2월 17일자에 보고되었다.

자연은 기능성 분자 구조 형성을 위해서 전적으로 자가 회합(self-assemble)에 의존한다. 화학자들은 지난 수 십년 동안, 자연에서 얻은 영감으로, 자가 회합 과정을 연구해 왔고, 지금은 매우 복잡한 분자 구조를 준비할 수 있는 단계까지 되었다. 이 과정에서 빌딩 블록(building blocks) 안에 화학 정보를 저장하는 것이 주요한데, 화학 정보가 회합의 위치를 결정하기 때문이다. 특히 나노 기술 분야에서는, 2차원 고체 표면 위에서 저분자들이 자가 소팅(self-sorting)되는 현상이 주목받고 있는데, 표면에 패턴을 만들 수 있는 매력적인 방법을 제공해서다.
이번 연구에서 이탈리아 연구진은 카르복시기와 인산화기가 포함된 분자들이 서로 다른 단일층으로 보호한 금나노입자 (Au MPCs)의 표면 위에서 분자들이 자가-소팅을 할 수 있는 방법을 찾아냈다.이번 연구 사례에 보고된 자가 소팅은 다른 나노입자의 표면 위에 분자 분포의 위상 위치(topological location) 관점에서 일컫는 말이다. 연구진은 아연 이온 금속이 소팅과 혼합을 결정하는 조절자로 사용될 수 있음을 보였다. 혼합 상태는 두 분자 모두 다 나노입자 표면 위에 존재할 수 있다고 연구진은 말한다.

자기-소팅 과정은 아연 이온이 인산화기가 포함된 분자와 하나의 단일층과 상호작용해서 복합체를 만들게 되며, 이들 상호작용은 카르복시기가 포함된 분자를 두 번째 나노입자로 이동하게 만든다. 이 공정은 매우 효과적으로 두 분자를 분리하며, 나노입자 주위에 잘-정돈된 공간에 분자들이 국부적으로 위치하게 되면서 일어나는 일이다. 시스템에서 아연 금속 이온을 제거하고 첨가하는 과정을 통해서, 시스템을 정돈된 상태에서 무질서한 상태로, 또는 그 반대로 무질서한 상태에서 정돈된 상태로 변화시킬 수 있음을 연구팀은 보여주었다. 분자의 국부 위치를 조절하고, 복잡한 혼합물 내의 분자 분포의 이동을 조절하는 연구는, 자연을 모방하는 복잡한 혁신적인 촉매계를 개발하는데 새로운 가능성을 보여주는 것이다.

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』