나노기술 및 정책 정보

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게이오(慶應義塾)대학 이공학부, 후쿠이(福井)대학 공학부, 이화학연구소(RIKEN) 개척연구본부 등의 공동 연구그룹이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 물의 수송을 담당하는 분자 스케일의 펌프 시스템이 가능하다고 제안함.

지금까지 주로 탄소나노튜브를 이용한 분자 스케일에서의 운용이 제안되어 왔지만, 농도 차이와 압력 차에 의해 구동되는 수동적 수송 방식이었음.

연구진은 건강 유지를 위해 단순하고 매우 높은 에너지 효율로 운용되고 있는 인간의 신체 기능에 주목함. 연구진은 이전에 ‘소수성 상호 작용’을 이용하여 거품을 만들어 모터와 같은 움직임을 만들어 낼 수 있음을 규명했으며, 이를 아직 규명된 바 없는 생체 분자 모터 구동 원리로 간주할 수 있음을 제안함.

본 연구에서도 이를 답습하여 나노튜브 표면에 소수성 가공을 실시, ON(강소수)과 OFF(약소수)가 교대로 전환되는 것만으로 물을 능동적으로 수송하는 분자 규모의 펌프를 실현할 수 있음을 제안함. 연구진이 제안한 펌프는 튜브 표면에 특수 가공을 하여 압력 차이가 없거나 반대의 경우(압력이 낮은 곳에서 높은 곳으로)에도 물을 능동적으로 수송할 수 있음.

본 연구에서 제시한 방법은 기존에 비해 매우 간단한 메커니즘이기 때문에 다양한 물 수송 기술에 응용이 가능하며, 낮은 에너지로 인공 정화 시스템을 가동하는 등 지속 가능한 개발 목표(SDGs)를 달성하기에 적합한 기술임.

본 연구 성과는 ACS Nano(Nanotube active water pump driven by alternating hydrophobicity)에 게재됨.