김동호 교수 연구팀, 분자의 방향성 조절 규명

 

 

‘케미컬 리뷰’에 총설논문 게재

 

물질의 성질을 결정하는 최소 단위인 분자에서 파이 공액구조(π-Conjugation)와 방향성(Aromaticity)은 분자의 안정성 및 물리·화학적 성질을 결정짓는 핵심적인 요소다. 이들은 비선형 광학 물질, 음이온 포획, 광 동역학 치료 등 관련 응용연구에 중요한 실마리를 제공하기 때문에 다양한 파이 공액 분자(π-Conjugated molecule) 시스템에서 방향성 조절이 연구되고 있다. 그 중 자연계의 헤모글로빈, 엽록소 등에서 산소운반, 광합성, 산화환원 등 다양한 생화학기능 발현에 핵심적 요소로 작용하는 포피린 유사 분자들은 응용 가능성이 큰 분자로 학계의 많은 관심을 받고 있다.

 

자연계의 헤모글로빈, 엽록소 등에서 산소운반, 광합성, 산화환원 등의 다양한 생화학 기능 발현에 핵심적인 요소로 작용하는 포피린 유사 분자들은 응용 가능성이 큰 분자로 학계의 많은 관심을 받고 있다. 김동호 교수(화학과) 연구팀은 확장 포피린(Expanded porophyrin)에서의 분자의 방향성 조절 연구들을 수행해왔으며, 연구의 중요성과 우수성을 인정받아 세계 저명 학술지인 ‘케미컬 리뷰(Chemical Reviews)’ 12월 16일자에 총설(review) 논문으로 게재됐다.

 

연구팀은 포피린 유사 분자들 중에서도 응용성이 뛰어나다고 알려진 확장 포피린 분자 시스템들에서 공액구조와 방향성 조절에 의한 물질 성질의 변화를 시공간 분해 분광학 기법을 이용하여 심도 있게 연구해 왔다. 본 총설 논문에서는 확장 포피린에서 중요한 물성 중 하나인 방향성이 온도 및 용매 변화, 양성자 첨가 및 제거나 광유도 현상 등의 화학반응이 아닌 가역적인 방법에 의해 변화되고, 이에 따라 분자의 성질이 조절된다는 연구들이 그 우수성을 인정받아 종합되었다.

 

이러한 연구 결과들이 과학계에서 주목받는 이유는 분자의 특성에 가장 많은 영향을 주는 방향성을 외부 조작하여 특성 변화를 쉽게 유도하고, 분자의 방향성 예측을 통한 합성법 제안, 레이저 및 비선형 광스위치의 중요 물질인 NIR영역에서의 과포화 흡수체(fast saturable absorber) 합성 등과 같은 다양한 응용분야에 기틀을 마련한 것으로 평가되기 때문이다.

 

한편, 김동호 교수 연구팀은 파이전자 구조체 중 생물학적·광전자공학적으로 산업 이용가치가 큰 다양한 파이전자 분자체들을 합성 및 제안하고, 이들의 물리화학적 특성을 심도 있게 분석한 연구로 널리 알려져 있다. 관련 연구는 향후 태양광 에너지 변환, 광 동역학 치료, 차세대 디스플레이 등의 다양한 기술 적용 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.