나노기술 및 정책 정보

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홋카이도(北海道)대학 대학원 연구그룹이 빛/열로 분자 구조를 상호 변환시킴으로써 탄소–탄소 단일 결합이 신축하는 것을 규명함. 탄소–탄소 결합에서는 일반적으로 이러한 신축 거동을 관측 할 수 없었음. 연구진은 긴 결합을 갖는 분자에 빛을 조사(照射)함으로써 근접한 이중 결합들이 환화(環化)되어 바구니형 구조를 형성하는 것을 이용함. 이 광환화(光環化)는 용액 중 및 결정 상태 모두에서 정량적으로 진행되며, 결과적으로 중앙의 탄소–탄소 단일 결합이 수축하는 것을 발견함. 또한, 결정 상태에서 열에 의한 역반응이 정량적으로 진행하여 긴 결합을 갖는 분자가 재생하는 것을 확인함. 상세한 구조 분석이 가능한 단결정을 이용하여 중간 상태를 분석함으로써 직접적으로 결합의 신축 거동을 관측하는 데 성공함. 이러한 결합의 신축 과정을 가시화한 사례는 지금까지 없었으며, 공유 결합을 극한까지 신장시킴으로써 결합 에너지가 작아지게 되어 결합의 ‘유연성’이 획득되기 때문에 발현된 새로운 현상이라 보임. 또한 광환화에 따른 물성도 크게 변화하여 화합물에 따라 1V 이상까지도 산화 전위가 변화하는 것을 확인함. 본 연구 성과는 극도로 신장시킨 결합의 ‘유연성’을 기반으로 새로운 기능 부여를 실현한 것으로, 향후 ‘미개척 기능재료 개발’에 공헌할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie’ (“Flexible C–C Bonds: Reversible Expansion, Contraction, Formation, and Scission of Extremely Elongated Single Bonds”) 지에 게재됨.