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유기용매를 버리고 빛을 맞으니 청정고분자 되네

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유기용매를 버리고 빛을 맞으니 청정고분자 되네

2014.01.12 18:00

  고분자는 다양한 분야에 많이 활용된다. 그렇지만 만드는 과정에서 유기용매를 쓰기 때문에 환경오염을 시킬 가능성이 커진다는 것. 국내 연구진이 이런 유기용매 대신 빛으로 고분자를 만드는 기술을 개발해 화제다.

 

  경상대학교 화학과 이심성 교수와 자가데스 비탈 석좌교수 겸 싱가포르대 교수 공동 연구팀은 유기용매 대신 자외선을 이용해 ‘유기고분자’를 만드는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

 

  유기고분자는 탄소를 포함한 유기분자가 수 만 개 이어져 분자량이 큰 물질을 말한다. 유기고분자를 만들기 위해서는 주로 알코올, 아세톤, 벤젠 같은 ‘유기용매’를 사용했다. 빛을 이용하는 방법이 있기는 했지만, 두 개의 분자만 연결된 ‘이합체’만 만들 수 있는 한계가 있었다. 

 

  연구진은 이번 연구를 통해 빛을 이용해 친환경적으로 수 만 개의 분자를 연결해 유기고분자를 만들 수 있는 제조 기술을 개발한 것이다.

 

  연구팀은 우선 규칙적인 골격구조를 갖는 ‘금속초분자’를 만들었다. 탄소와 탄소 사이에 이중결합을 갖는 유기분자인 ‘디피리딘 치환체’에 아연이온을 반응시켜 생선 가시 같은 모양에 끊임없이 반복된 구조인 ‘헤링본 패턴’을 만든 것이다. 원료 분자들이 일정한 간격으로 배열돼야 빛을 쪼이면 고분자로 쉽게 합성될 수 있기 때문이었다.

 

자외선을 쬐여 금속초분자 중간체가 고분자가 되는 반응. 왼쪽의 금속초분자에 자외선을 쪼이면 오른쪽의 유기고분자가 생성됐다. - 미래창조과학부 제공
자외선을 쬐여 금속초분자 중간체가 고분자가 되는 반응. 왼쪽의 금속초분자에 자외선을 쪼이면 오른쪽의 유기고분자가 생성됐다. - 미래창조과학부 제공

  그리고 이 금속초분자에 ‘광-유도 고리화 첨가반응’을 유도했다. 이는 외부에서 자외선 같은 빛 에너지가 주어지면, 탄소와 탄소 사이의 이중결합이 끊어져 단일결합이 형성되면서 이웃한 분자끼리 연결돼 고분자가 생성되는 반응이다.

 

  이심성 교수는 “헤링본 패턴의 금속초분자에 빛을 쏘이면 분자가 서로 엮이면서 공간이 생긴다”라며 “이 공간에 수소나 이산화탄소를 가두 ‘미래 10대 기술’ 중 하나인 기체 저장공간으로써 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

  이번 연구 결과는 세계적인 화학분야 학술지 ‘안게반테 케미’ 온라인판 구랍 10일자에 실렸다.

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