폴리로탁세인 바퀴(wheel)간의 광고리화 반응 최초 성공 

분석과학기술대학원 박인혁 교수가 경상대 이심성 교수, 싱가포르국립대 자가데스 J. 비탈 교수가 함께 2차원 폴리로탁세인의 바퀴(wheel)간의 광-고리화반응을 통해 3차원 폴리로탁세인으로 고차원화하는 X-선 구조분석을 성공했다.

이번 연구 결과는 무기화학분야 최정상 학술지인 ‘Inorganic Chemistry’(IF: 4.83)에 6월 7일자로 게재됐다.(논문 제목: Construction of 2D Interdigitated Polyrotaxane Layers and their Transformation to a 3D Polyrotaxane by a Photocycloaddition Reaction between Wheels)

‘로탁세인’은 바퀴(wheel) 모양과 축(axle) 모양의 물질이 상호 교차돼 만들어지는 기계적인 구조체다. 이것이 무한이 반복될 경우 이를 ‘폴리로탁세인’이라고 한다. 폴리로탁세인은 거시 세계에 존재하는 기계적 운동을 분자 단위의 기계 및 모터로서 활용 가능해 2016년 노벨화학상 수상 분야로 널리 알려졌다. 

박인혁 교수는 이번 연구에서 금속염과 유기물의 자기조립 반응을 통해 제조된 2차원 폴리로탁세인의 바퀴와 축이 상호 교차돼 있다는 것과 이때 광-반응성을 갖게된 바퀴형 유기물이 자외선을 통해 3차원 폴리로탁세인으로 고차원화된 것을 단결정 X-선 회절 구조분석을 통해 규명했다. 

폴리로탁세인의 구조적 특성 때문에 축간의 광-고리화반응은 보고된 바가 다수 있지만, 바퀴 간의 배열을 통한 고차원화는 최초의 사례이다.

박인혁 교수는 “다양한 광-반응성 폴리로탁세인을 제조했지만 바퀴 간의 광-고리화 반응이 가능함을 규명함으로써 새로운 경로를 개척했다는 것에 의의가 있다"며, "후속 연구로 폴리로탁세인의 바퀴 간 반응을 통해 분자 크기의 기계에 활용될 수 있는 나노바이오 기술에 접목을 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구, 중견연구 및 기초연구실 집단연구 사업의 재정지원을 통해 수행됐다.