나노기술 및 정책 정보

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ERATO 이타미(伊丹)분자나노카본프로젝트 등 공동연구팀이 ‘올 벤젠 캐터네인(all-benzene catenane)’과 ‘올 벤젠 노트(all-benzene knot)’를 합성하는 데 성공함. 그래핀과 탄소나노튜브 등 나노미터 크기의 주기성을 가지는 탄소 물질인 ‘나노 카본’을 정밀하게 설계하고 합성하는 방법에 관한 연구가 재료 과학 분야에서 강하게 요구되고 있는 상황에서, 유기화학 합성법을 이용하여 나노 카본의 부분 구조가 되는 분자를 합성하는 ‘분자 나노 카본 과학’이 최근 활발히 연구되고 있음. 하지만, 지금까지 합성된 분자 나노 카본은 벤젠이 이어진 ‘올 벤젠 링’ 등 기하학적으로 단순한 구조였으며, 이론 화학으로 예측되는 복잡한 기하학적 구조(토폴로지)를 갖는 나노 카본을 합성하려면 분자 나노 카본 토폴로지를 부여하는 새로운 합성법이 필요했음. 연구팀은 실리콘 원자를 이용하는 새로운 방법으로 캐터네인(catenane)과 노트(knot)를 갖는 분자 나노 카본을 합성하는 데 성공함. 또한 합성된 ‘올 벤젠 캐터네인’과 ‘올 벤젠 노트’는 X선 결정 구조 해석을 통해 구조가 확인된 각각의 기하학적 구조로부터 유래하는 특이한 광물성 및 동적 거동을 갖는 것을 규명함. 본 연구 성과는 복잡한 기하학적 구조를 갖는 새로운 나노 카본 재료의 개발에 길을 여는 획기적인 성과임. 본 연구 성과는 ‘Science’ 지에 게재됨