주메뉴바로가기.. 본문바로가기

0.1초 만에 다공성 유기재료 ‘뚝딱’

네이버밴드 구글플러스

2017년 11월 20일 18:00 프린트하기

유기물단결정(HEA)이 열(히팅 건)에 의해 고체 상태에서 순간적으로 폭발하듯 반응하며 다공성 유기물 구조체로 변하는 과정을 초고속 카메라로 찍은 사진. - UNIST 제공
유기물단결정(HEA)이 열(히팅 건)에 의해 고체 상태에서 순간적으로 폭발하듯 반응하며 다공성 유기물 구조체로 변하는 과정을 초고속 카메라로 찍은 사진. - UNIST 제공

국내 연구진이 ‘다공성 유기물 재료’를 순식간에 만드는 기술을 개발했다.
 
백종범 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 고체 상태의 유기물 결정에 열을 가할 때 폭발적 반응이 일어나고 이때 3차원의 다공성 유기물 구조체가 만들어진다는 사실을 입증했다고 20일 밝혔다.
 
3차원 다공성 물질은 표면적이 넓어 촉매의 지지체나 기체 저장 분야에 흔히 활용된다. 대표적 다공성 물질은 무기물의 일종인 ‘제올라이트’다. 다공성 유기물은 내구성이 더 좋다는 장점이 있으며, 주로 기체나 액체 상태에서 화학반응을 유도해 3차원 구조체를 만드는 접근법이 주로 쓰였다. 하지만 별도의 후처리가 필요하고 반응결과물의 순도가 높지 않다는 한계가 있다.

 

연구진은 3차원 탄소 물질을 합성하는 과정에서 만든 고체 상태의 ‘유기물단결정(HEA)’을 가열하다 우연히 용융이 되기 전 섭씨 100~150도 사이 온도에서 온도가 갑작스럽게 높아지는 현상을 발견했다. 이런 온도 상승의 원인을 연구하는 과정에서 다공성 구조체 형성의 메커니즘을 알게 되면서 이번 연구 결과를 이끌어냈다.
 
일반적으로 고체 상태의 유기물에 열을 가하면 쉽게 녹아버린다. 반면 아세칠틸렌기가 6개가 붙어 있고 결정구조 안에 물과 아세톤 분자가 일정량 규칙적으로 포함돼 있는 연구진의 HEA는 열을 가해 주면 폭발적인 화학반응을 일으키며, 0.1초 사이 3차원 다공성 물질로 변한다.
 
논문의 제1저자인 배서윤 UNIST 박사후연구원은 “고체 상태에서 반응을 유도하면 후처리 과정이 필요 없어 친환경적이다”라며 “순도 높은 반응결과물을 얻을 수 있어 기체나 액체 상태에서 화학반응을 일으키는 것보다 장점이 많다”고 설명했다.
 
백 교수는 “이번 연구는 유기물 재료를 합성하는 새로운 방법을 제시했을 뿐 아니라 합성된 재료를 광범위하게 응용할 수 있는 가능성을 제시했다”며 “고체 상태 반응을 이용한 새로운 재료 합성법은 학술적 가치가 높을 뿐만 아니라 실용적 가치도 커서 많은 분야에서 큰 주목 받을 것”이라고 말했다.

 

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 17일자 온라인판에 게재됐다.

네이버밴드 구글플러스

2017년 11월 20일 18:00 프린트하기

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

19 + 9 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스