이용재 교수 연구팀, 고압 연구로 다공성 신소재의 활용 가능성 높여

미국화학회 저널에 연구결과 연달아 게재

고압 연구로 다공성 신소재의 활용 가능성 높여 이용재 교수 연구팀(지구시스템과학과)이 다공성 신소재로 각광받고 있는 금속- 유기골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)의 압력에 따른 구조화학적 특성을 밝혀냈다. 나아가 연구결과를 미국화학회 학술지인 ‘케미스트리 오브 머티리 얼스(Chemistry of Materials)’와 ‘미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 7월과 9월 연달아 보고했다. 

MOFs는 금속 이온과 유기 분자로 이뤄진 작용기가 3차원적으로 배열하여 나노미터 미세공 구조를 갖는 신소재 물질로 잘 알려져 있다. 이 신소재 물질이 특히 주목을 받는 이유는 구조적 화학적 특성에 기인한 에너지 물질의 분리 및 저장, 촉매, 약 전달 등 상업적 적용 가능성이 크기 때문이다. 하지만 위와 같은 가능성에도 불구하고 대부분의 MOFs 물질은 열적·화학적 안정성이 높지 못해 물성의 개선과 함께 상업적 활용을 위한 새로운 방법의 도입이 필요한 상황이었다. 

이러한 가운데 이용재 교수 연구팀(제1저자 임준혁 박사과정생)은 MOFs의 대표적 종류인 MIL-47(V) 및 ZIF-8 물질에 대해 압력을 변수로 한 구조적 화학적 특성을 측정했다. 그 결과 압력 전달 환경에 따라 선택적인 분자체 치환 및 흡착이 일어남을 확인했다. 

압력 실험은 다이아몬드를 모루로 사용하는 소형압축기와 방사광 X-선 회절법을 통해 대기압의 만 배 단위로 수행되었으며, 경북대학교 정성화 교수팀, 숭실대학교 김자헌 교수팀, 미국 사우스캐롤리나 대학교 토마스 보그트(Thomas Vogt) 교수 팀과의 학제간 공동연구로 진행되었다. 

이용재 교수는 “본 연구를 통해 신소재 물질의 압력에 따른 구조적 화학적 변화의 체계적 특성을 확인함으로써 소재에 대한 다양한 상업적 가능성을 더 높일 것으로 생각된다.”며 “MOFs를 이용한 다양한 압력 연구가 시도되는 발판이 될 수 있을 것으로 기대한다.”고 의의를 밝혔다.