나노기술 및 정책 정보

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유럽연구 상의 일환으로 우수한 국제 공동 연구를 지원하는 데카르트(Descartes) 상의 대상으로 선정된 SYNNANOMOTORS 프로젝트는 소형 분자모터 개발을 목표로 한다.

프로젝트를 위해서 유럽 유수의 화학, 물리, 표면과학, 나노테크놀로지의 전문가들이 협력하고 있다. 프로젝트의 코디네이터인 David Leigh 교수(영국 에딘버러 대학)는 "자연은 각 생물공정(biological process)을 위해서 분자모터와 분자기계를 사용한다"고 설명한다. 이들 분자 기계가 생물시스템으로 하여금 태양에너지를 활용하고 정보를 전달하며 주변 세계를 인식하면서 우리의 움직임을 제어하게 해준다.

반대로, 인류는 마크로기술을 바탕으로 하는 기계들에 의지한다. 우리의 모든 의약품과 재료들은 이들 물질의 정적 성질(static properties)을 바탕으로 한다. 나노 스케일로 내려가면 분자와 원자는 아주 다르게 행동하며, 연구원들이 밝혀내려 하는 것이 바로 이러한 현상이다. 또한, "기계의 개념을 극 소형화에 적용"하는 것이다. 그 단계에서는 분자 자체가 기계를 구성하게 된다.

Leigh 교수와 그의 연구팀은 원래 새로운 화학 센서(chemical sensors)를 실현하기 위해서 거대한 고리모양의 분자를 만들려고 했던 것인데, 그 대신 체인 링크(chain link)와 같이 서로 얽힌 두 개의 고리 분자를 얻게 되었다. 이에 대한 보다 심층적인 연구를 통해서, ‘축’ 분자의 주위로 ‘바퀴’ 분자가 위치한 로택산(rotaxane)이라는 화합물을 만들어내게 되었고, 이들 분자들을 이용하여 첫 번째 분자 기계를 만들어내게 된 것이다: 로택산 분자 처리로 수정된 표면 위에 올려진 물방울 앞에 빛을 비추자, 분자의 움직임을 유발시킴으로써 물방울이 분자기계에 의해서 경사면으로 끌어올려졌다.

프로젝트의 파트너들은 언젠가 이를 적용하여 인체에서 약품을 운반하는 기술 등을 개발할 수 있기를 기대한다. 지금으로서, 나노 모터는 정보 저장(information storage) 분야에 적용될 것이다. 서로 얽힌 고리 시스템에서 고리의 방향을 바꾸면 물질의 성질을 변화시킬 수 있다. 물질은 예를 들어서 한 방향에서는 형광을 발할 수 있고, 다른 방향에서는 아닐 수 있다. 이는 정보가 이들 분자가 입혀진 폴리머 필름으로부터 광학적으로 읽혀질 수 있다는 것을 의미한다.

이 소형 모터의 첫 번째 산업 적용은 이미 진행 중이라고 프로젝트에 참여하고 있는 암스테르담 대학의 Wybren Jan Buma 교수는 확인했다. 표면을 이들 분자로 얇게 입히고, 원자 두께의 아주 얇은 끝으로 이 분자들을 건드리면서 압력을 가하면 패턴들을 얻을 수 있다. 한 분사업체가 식별과 모조의 목적으로 이 기술을 사용하고 있다.

* yesKISTI 참조