김동호 교수 연구팀, 분자구조의 변화 통해 들뜬상태 방향성 뒤집힘 규명

세계적 학술지 ‘Chem’에 논문 게재

화학과 김동호 교수 연구팀(제1저자 오주원 학생)이 진행해 온 들뜬상태 방향성 뒤집힘 규명 연구가 그 중요성과 우수성을 인정받아 세계적으로 저명한 학술지인 셀 프레스(Cell Press)의 ‘켐(Chem)’ 11월 9일자에 게재됐다.

연구팀은 들뜬상태 방향성 뒤집힘 현상 규명에 대하여 효과적인 접근법을 제공하고자 방향성에 따라 구조가 변화된다는 사실에 주목했다. 나아가 적외선 분광학을 도입해 방향성/반방향성 헥사피린의 적외선 스펙트라를 분석했다. 적외선 분광법은 분자의 이중극자(dipole moment)를 변화시키는 비대칭 진동모드(asymmetric vibrational mode)만을 관측할 수 있는 분광법이다. 방향성을 보이는 분자는 평평하고 대칭적인 구조로 인해 파이공액경로의 변화를 동반하는 진동 모드가 관측되지 않는 반면, 비대칭적으로 뒤틀린 구조를 지니는 반방향성 분자들의 경우에는 이러한 진동 모드들이 적외선 분광법을 통하여 관측된다.

이를 통해, 들뜬상태와 바닥상태에서의 적외선 분광스펙트럼의 변화를 분석하여 분자의 방향성이 들뜬 단일항· 상중항 상태에서 뒤집힌다는 것을 입증했다. 이는 분자구조와 방향성 변화가 긴밀한 관계를 갖고, 적외선 스펙트라가 들뜬상태분자의 방향성을 대표할 수 있는 중요한 실험적 지표가 될 수 있다는 것을 제시하는 중요한 연구결과다.

분자 구조와 방향성의 변화가 분자 특성을 규명 및 제어하고 조절하기 위한 주된 요소 중 하나라는 점에서, 적외선 분광법을 이용한 들뜬 단일항 상태 방향성 뒤집힘 연구는 들뜬 상태및 전이 상태 분자의 구조적 특성 규명, 안정한 삼중항 이가라디칼 구현 등과 같은 후속 연구에 기반을 마련한 것이라 사료된다. 또한 이러한 연구 결과를 토대로 향후 광 선택적 합성법 제안 및 광에너지 전환 등의 광활성 물질 개발 등으로의 후속 연구 및 응용에 기반을 마련할 것이라 기대된다.

본 연구는 연구진흥 목적의 공익재단인 ‘삼성미래기술육성재단’이 진행하는 기초학문 분야의 독창적인 연구과제(삼중항 상태에서의 방향성 뒤집힘 가설의 분광학적 규명)의 재정적 지원을 받아 수행됐다.