나노기술 및 정책 정보

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중국 푸단(復旦, 복단) 대학교 고분자과학 학부 산하 "폴리머 분자 공정 국가 중점 실험실"의 녜즈훙(聶志鴻, 섭지홍) 교수 연구팀은 최근 간편하게 나노 "인조 분자"를 제조할 수 있는 방법을 개발함.

연구팀은 나노 "인조 분자"를 제조하기 위해 폴리머 리간드(Polymer ligands) 간의 간단한 화학 반응을 통해 나노 "인조 분자" 조립 및 물리 성능을 조절하였는데 이런 제조 방법과 전통 제조방법 간의 가장 큰 차이는 화학반응 개념에서 혁신을 이룬 것임.

녜즈훙(聶志鴻, 섭지홍) 교수의 설명에 따르면, 전통 제조방법 원리는 나노 입자상의 특정 위치점에 DNA 분자를 붙이고, DNA 분자 간의 상호 보완 역할을 이용하여 다른 나노 입자 결합에 대한 조절하게 되는데 이런 상황은 한 개 둥근 공에 카드 슬롯을 새기거나 나뭇가지를 붙이듯이 서로 다른 '블록'을 하나로 결합할 수 있게끔 하지만 지름이 나노 레벨에 도달한 '둥근 볼'에 '미세 조각'을 하게 되기 때문에 그 난이도를 알 수 있으며, 전통 제조방식을 이용하여 1차적으로 나노 "인조 분자"를 제조하게 되면 제조 수량이 극히 적은 한계가 있음.

녜즈훙(聶志鴻, 섭지홍) 교수 연구팀은 폴리머 유도 나노입자를 특정 방향키와 결합시켜 나노 사이즈의 "인조 분자"를 형성시키는 원천적이고 혁신적인 개념을 제시하고, 나노입자 상에 정밀 선별한 폴리머 "코팅층"을 형성시키고 특정 폴리머 리간드를 동 나노입자 표면에 쉽게 형성시킴으로써 DNA 수정 난이도를 줄이는데 성공하였음.

두 개의 다른 폴리머 "코팅층"을 형성한 나노입자가 서로 접근할 때 다른 폴리머 리간드 사이에서는 연구팀의 예측과 일치한 반응이 발생하는 것으로 나타났으며, 폴리머의 체인 구성 상태와 전하 배열도 따라서 변화를 발생시키는 동시에 전체 '둥근 볼'은 등방성(isotropic)을 보유하지 않게 되는 것으로 나타났으며, 연구팀은 이런 상황에 근거하여 '둥근 볼'은 특정 방향에 따라 결합하게 되는 트렌드를 보이고 있다는 연구 결론을 도출하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 기존의 나노입자를 정밀 조립하는 과정에서 조절이 어렵고 생성 비율이 낮은 기술 보틀넥을 해결함으로써 "인조 분자" 관련 기초 및 응용 연구를 위한 탄탄한 기반을 구축하였으며, 더욱 풍부한 "인조 분자" 제조 및 신형 복합 소재 제조를 위해 혁신적인 아이디어를 제공하였음.

연구팀은 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 복잡하고 다양한 '인조 분자'를 프로그램화하여 제조하고, 각 종 유형의 나노 "인조 분자" 소재의 물리 특성에 대해 심층적인 연구를 실행함으로써 동 이머징 연구 분야의 공백을 메우는데 노력하게 될 것이며, 연구팀은 신소재의 스마트화 응답 연구를 실행하여 소재에 대한 제어 가능성 연구를 중점적으로 추진하게 될 전망임.

본 연구 성과는 ‘Science’ ("Self-limiting Directional Nanoparticle Bonding Governed by Reaction Stoichiometry") 지에 게재됨.