정낙천 DGIST 교수, 초미세먼지 걸러낼 물질의 새로운 생성법 개발
정낙천 DGIST 교수, 초미세먼지 걸러낼 물질의 새로운 생성법 개발
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금속유기 분자체의 수분 안정성 향상법 개발
공기청정 및 기체 분리 등에 대한 활용과 성능 향상 기대돼
정낙천 교수(뒷줄 오른쪽)와 연구진이 금속유기 분자체의 수분 안정성을 향상시키는 '배위화학적 환원법'을 개발했다.
정낙천 교수(뒷줄 오른쪽)와 연구진이 금속유기 분자체의 수분 안정성을 향상시키는 '배위화학적 환원법'을 개발했다.

[한국대학신문 조영은 기자] DGIST(총장 국양)는 정낙천 신물질과학 전공 교수팀이 금속유기 분자체의 수분 안정성을 향상시키는 ‘배위화학적 환원법(Coordinative Reduction)’을 개발했다고 12일 밝혔다.

‘금속유기 분자체(MOF; Metal-Organic Framework)’는 분자 내부에 빈 공간을 갖는 다공성 물질이다. 빈 공간을 이용한 기체 흡착과 분리 등 공기청정과 관련된 응용이 가능해 현대 사회의 공기오염 문제를 해결할 수 있는 물질로 기대받고 있다. 하지만 금속유기 분자체 결합구조상 수분에 취약해 관련 기술개발에 어려움을 겪어왔다.

정낙천 교수팀은 금속유기 분자체의 수분 안정성을 위해 ‘하이드로퀴논(Hydroquinone)’을 이용했다. 피부표백제 성분으로 활용되기도 하는 하이드로퀴논을 이용해 환원시킨 금속유기 분자체는 물 속에서 몇 주간 머물러도 분자 구조가 붕괴되지 않을 정도로 높은 수분 안정성을 지녔다.

높은 수분 안정성의 원인은 바로 하이드로퀴논이 금속이온을 수분에 강한 특정 금속유기 분자체로의 선택적 환원을 가능하게 했기 때문이다. 일반적인 환원법으로는 불가능했지만 하이드로퀴논이 개입한 배위화학적 환원 과정은 수분에 강한 특정 금속유기 분자체로의 선택적 환원을 실현시켰다.

수분 안정성이 향상된 유기 분자체에 대한 모식도
수분 안정성이 향상된 유기 분자체에 대한 모식도

정 교수팀이 개발한 배위화학적 환원법을 통해 환원된 금속유기 분자체는 1~2나노미터 크기의 작은 구멍을 가진다. 이는 수십에서 수백나노미터 크기의 초미세먼지보다도 작고, 공기 중 수분의 영향에도 안정적이어서 향후 공기청정 분야를 포함 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

정 교수는 “상상하던 환원법을 실험으로 진행해본 것이 이번 연구의 시작이었다”며 “금속유기 분자체의 수분 안정성은 연구 도중 발견한 아주 값진 성과로 향후 실질적인 활용을 위해 추가적인 연구를 진행하고자 한다”고 말했다.

한편 이번 연구는 정낙천 교수와 송다해 석사과정생, 배진희 박사과정생, 지훈 석사과정생이 주도했다. 또 포항가속기연구소와 연세대 등의 연구팀과 공동 연구로 진행됐으며, 화학분야 저널인 <저널 오브 더 아메리칸 케미컬 소사이어티(JACS; Journal of the American Chemical Society)> 5월호의 후면표지(Supplementary cover)로 게재됐다.


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