나노기술 및 정책 정보

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영국의 킬 대학교(Keele University) 연구팀이 분자 자기 조립을 통해 “나노-폴리 카테네인(nano-poly[n]catenane)”을 템플릿을 사용하지 않고 최초로 합성하는데 성공함. 성분고리(30 나노미터의 나노토로이드)는 약 600개의 동일한 소분자를 포함함. 한편, 2016년 Jean-Pierre Sauvage는 분자 기계의 설계 및 합성으로 노벨화학상을 수상하였으며, 그는 “카테네인(catenane)”이라는 2개의 고리 형태의 분자를 연결시킬 수 있었음. 일반적인 화학 결합과 달리 카테네인의 분자는 사슬처럼 연결되어 있기 때문에 서로에 대해 움직일 수 있게됨. 이러한 구조를 합성하고 특성을 분석하는 일은 성분 고리가 강한 공유결합에 의해 함께 유지되지 않는 경우에 매우 어려움. 연구팀은 자기 조립 조건을 변경함으로써, 선형 배열로 연동 고리를 갖는 나노-[5] 카테네인을 포함하여 복잡한 구조를 만들 수 있었으며, 이는 [5]-카테네인 시스템인 "올림피아데인(olympiadane)"에 대한 경의로 "나노올림피아데인(nanolympiadane)"으로 명명되었었음. 연구팀은 고리를 정제하고 원하는 대로 조립되지 않은 물질을 제거하는 방법을 설계했으며, 이러한 단량체를 핫 모노머 용액에 추가하면 고리 표면에 이차 핵형성으로 알려진 새로운 어셈블리를 형성 할 수 있음을 발견함. 형성 메커니즘의 단계적 특성에 의해, 이들은 단량체를 순차적으로 첨가함으로써, 최대 22 개의 고리를 갖는 폴리 카테네인을 생성 할 수 있었음. 이들 구조의 규모(이미 수백 나노미터)를 감안할 때, 순차 첨가 공정에서 약간의 추가 정제만으로 간단한 여과에 의해 충분히 큰 구조를 구축 할 수 있을 것으로 보임.

본 연구 성과는 ‘Nature’ ("Self-assembled poly-catenanes from supramolecular toroidal building blocks") 지에 게재됨