물분자나 수소이온 또는 금속이온 등을 생체 내의 세포막 중 일정한 크기의 채널 안에 선택적으로 전달할 수 있는 구조적 시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
금오공대 김희준 교수(38·자연과학부 응용화학전공) 연구팀은 주석이온을 포함한 포피린(Porphyrin)거대고리 착화합물의 자기조립을 통해 물 분자들을 일정한 크기의 채널 안에 일렬로 정렬시키는데 성공하고, 이를 X선 회절의 방법으로 규명했다고 25일 밝혔다.
김 교수의 이번 연구성과는 최근 ‘영국 왕립 화학회(Royal Society of Chemistry)’에서 발간하는 국제 학술지인 ‘크리스탈 엔지니어링 커뮤니케이션즈(CrystEngComm)’에 속보로 게재돼 ‘주목해야할 논문(HOT Articles)’에 선정됐다.
생체 내의 세포막 중에는 생체 필수물질인 물분자와 수소이온 또는 특정한 금속이온만이 통과할 수 있는 채널이 있어 생체 활성 기능에 중요한 역할을 한다.
그동안 물분자를 일렬로 정렬시킬 수 있는 구조적인 형성 조건에 대해서는 더이상 연구진척이 없었으나, 김 교수는 포피린 착화합물의 자기조립을 통해 가능하다는 사실을 이번에 밝혀낸 것이다.
이번 연구성과는 생체 세포막과 같은 탁월한 전달기능을 가지는 인공적인 박막의 설계와 제조에 과학적 단서를 제공했다는 점에서 주목을 받고 있다.
이번 연구를 기반으로 가령 물에 포함된 수소이온(수산화된 이온)을 통과시킬 수 있는 박막을 제조할 경우 수소연료전지를 개발하는데 획기적인 진척을 가져올 수 있다. 그외 태양전지 등에 이용할 수 있는 분자 전자소자 등 특정 물질을 통과시킬 수 있는 다양한 형태의 박막설계 및 제조가 가능할 것으로 기대된다.
2003년 노벨화학상 수상자인 미국의 메키넌은 이러한 세포막의 선택적 전달기능의 비밀이 채널의 정교한 구조가 물분자와 같은 전달물질을 일렬로 정렬시켜 통과시키기 때문이라는 사실을 밝혀냈다.
김희준 교수는 “앞으로 고분자화된 박막 설계 및 제조까지는 갈 길이 멀지만 응용할 수 있는 분야는 엄청나게 많다”고 말했다.
한편, 김 교수는 연세대 김동호 교수와 공동연구로 지난해 11월 영국 왕립 화학회지에 ‘광전자 초분자체(supramolecules)’인 ‘풀러렌-포피린-풀러렌 삼합체’에 대한 연구논문을 발표해 조회 수 상위 10위안에 들기도 했다.
구미=정재훈기자@전자신문, jhoon@
사진: 주석 포피린 화합물로 형성된 채널 안에 물 분자들이 일렬로 정렬된 모양.
