나노기술 및 정책 정보

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도쿄대학(東京大學) 연구팀이 화학 반응 중에 순차적으로 생성되었다가 사라지는 반응 중간체의 개별 분자를 용액 중에 포착하고, 지금까지 알려지지 않았던 반응 중간체의 구조를 원자분해능전자현미경 관찰을 통해 결정하는 데 성공함. 화학 반응 중의 중간체는 하나하나 구조가 다르고, 반응 용액 중에서는 평형에 의해 끊임없이 구조가 변화하기 때문에 실험적으로 구조를 파악하기 어려웠음. 연구팀은 반응 중간체에 강한 친화력을 갖는‘분자 낚시 바늘’을 탄소나노튜브에 장착하고, 나노튜브를 반응 용액에 넣어 반응시키고, 급냉·여과를 통해 의해 빠르게 반응을 중지함으로써 반응 진행의 각 단계에서 발생하는 일련의 중간체를 낚시 바늘에 붙잡아 구조를 분석함. 연구에서 다룬 반응은 가스 저장 재료 및 촉매로 사용되는 ‘금속-유기골격체(MOF)’의 생성 반응이며, 반응 중간체인 1차원~3차원 구조를 갖는 집합체(클러스터)의 구조를 원자 수준에서 결정하고 통계를 통해 미세한 분자 집합체가 결정으로 성장하는 반응 메커니즘을 해명함. 본 기술은 인공적 화학 합성 반응 외에 천연 광물, 뼈 등의 미네랄 생성과 같은 재료 형성 반응 분석에 적용이 가능하며 고효율 화학 반응의 개발과 생명 현상의 해명으로 이어질 것으로 기대됨.

​본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨.