나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)대학 대학원 신영역창성과학연구과 등의 연구그룹이, 액정 고분자를 이용한 수처리 막이 이온을 둘러싼 물의 수소 결합 구조를 인식하여 이온을 선택적으로 투과할 수 있음을 제안함. 연구진은 기존에 연구진이 개발한 매우 균일하면서 1nm 이하의 크기의 세공을 갖는 액정 고분자의 자기조직화 막을 이용하면, 실효적인 크기와 전하가 큰 황산마그네슘이 실효적 크기와 전하가 작은 염화나트륨보다 많이 투과되는 현상에 주목함. 이것은 기존의 원리(분자체(molecular sieve)와 전기적인 상호 작용)만으로는 설명할 수 없으며 이온을 둘러싼 물도 투과 기능에 관여할 것이라는 가능성을 시사함. 이에 미미한 물의 구조 변화도 파악할 수 있는 대형 방사광 시설 ‘SPring-8(빔라인 BL07LSU)’을 이용하여 액정 고분자 막 중의 물을 조사한 결과, 이온을 둘러싼 물의 수소 결합 구조가 세공 속에서 안정적으로 존재하는지가 이온의 선택적 투과 기능에 영향을 미치는 것을 발견함. 본 연구 성과는 물을 재료의 일부로 간주함으로써 물과 접하는 재료의 기능을 설명할 수 있음을 나타내는 것으로, 향후 수처리 막, 생체 막의 이온 선택 투과 기능에 그치지 않고, 생체 친화성, 접착 등 물과 재료의 계면에서 발현하는 다양한 기능에 있어 물의 역할을 시각화하는 첫 걸음이 될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie International Edition’ (“Ion Selectivity of Water Molecules in Subnanoporous Liquid-Crystalline Water-Treatment Membranes – Structural Study of Hydrogen Bonding”) 지에 게재됨.