나노기술 및 정책 정보

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토호쿠(東北)대학 학제과학프런티어연구소, 금속재료연구소의 연구그룹이 벤젠 등의 소분자를 흡착시킴으로써 자석이 아닌 상태에서 자석으로 변환시키는 새로운 다공성 재료를 개발하는 데 성공함. 자석 본래의 단순한 성능 향상에 그치지 않고, 기존의 자성체에서는 실현이 불가능했던 기능을 발현하는 자석 및 자석의 ON/OFF 기능을 갖춘 자석의 개발이 주목받고 있음. 개발된 재료는 분자성 다공성 재료의 일종으로, 층상 구조로 되어 있으며, 그 층 사이로 벤젠 등의 소분자가 출입할 수 있는 것이 특징임. 본래 이 분자 다공성 재료는 자석으로서의 성질을 가지지 않지만(상자성 상태), 벤젠, 다이클로로메테인, 자일렌 등의 유기 소분자를 흡착 시키면 페리자성체(ferrimagnet)가 되는 것을 확인함. 반대로, 흡착시킨 소분자를 탈착시킴으로써 원래 항상 자성체로 돌아감. 이황화탄소를 흡착시킨 경우, 반강자성체라는 벤젠 등의 경우와는 다른 자기 질서 상태로 변하는 것도 발견함. 이 현상은 소분자가 분자 격자의 구조 변위를 따라 포섭 상태를 안정화시킴으로써 분자 격자의 전자 상태가 포섭 전후에 변화함으로써 발생됨. 지금까지 소분자의 흡착을 통해 자석이 아닌 것을 자석으로 변환한 예는 없었음. 이러한 재료는 화학적 자극에 의해 구동되는 새로운 분자 디바이스 개발로 연결될 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society(Magnet Creation by Guest Insertion into a Paramagnetic Charge-Flexible Layered Metal-Organic Framework)에 게재됨.