카이랄 구조체 제어기술을 첫 개발한 카이스트 박건형 박사과정과 윤동기 교수(사진 좌측부터)

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

카이스트(KAIST)화학과 윤동기 교수팀은 카이랄(비대칭성) 특성이 없는 생체 친화적인 크로모닉 액정 물질의 자발적 조립을 통해 카이랄 구조체를 규칙적으로 제어하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.

또 기존의 공간적 한정 효과 (좁은 공간에 가두어 변형을 유도하는 방법)만으로는 제어가 어려웠던 마이크로 크기의 구조체를 규칙적으로 제작하는 데에도 성공, 향후 생체 친화적 카이랄 센서, 박테리아의 거동 제어 및 세포 성장과 같은 응용기술에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

이번 연구에서 윤 교수팀은 기존에 널리 사용되는 액정영상표시장치(LCD)의 핵심 재료로 사용되는 일반형 액정분자가 아닌 생체 친화적인 크로모닉 액정 물질을 이용해 3차원 카이랄 구조체를 제작했다. 복잡한 3차원 카이랄 구조체를 균일하게 제어하기 위해서는 극한으로 액정 단위체들의 거동을 제어하고 적절한 조립 환경을 제공해야 하는데 기존에는 관련 제어기술이 없어 응용되지 못했다.

연구팀은 액정분자들의 규칙적인 제어를 위해, 배향막을 포함한 마이크로 크기 패턴이 있는 기판과 유리 기판 사이에 액정을 주입해 공기주머니를 자발적으로 형성시켰다. 이 결과, 액정 단위체들이 자발적으로 공기기둥 주위에 규칙적으로 뒤틀림 현상을 유발하는 시스템을 개발했다. 연구팀은 이 시스템을 이용해 뒤틀림 현상을 효과적으로 제어하는 한편 자발적으로 형성되는 카이랄 구조체를 넓은 면적에서 제어하는 데 성공했다. 제어된 카이랄 구조체들은 살아있는 박테리아의 움직임을 인도하거나, 금속 나노 입자의 카이랄 조립, 카이랄 유체의 거동을 해석하는 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.

윤 교수는 “의약품 및 관련 화학산업에서 물질의 카이랄 성질은 독성 및 부작용과 매우 밀접한 관련이 있다”면서 “이번 연구를 통해 의약품 사고 등을 방지할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

카이스트 박건형 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구 논문은 최근 국제 학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스 (ACS)’ 11월호 표지논문으로 선정됐다.

대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

ⓒ 세상을 보는 눈, 세계일보