광주과기원, 삼차원 분자망 소재개발

광주과학기술원(GIST)은 20일 신소재공학부 박지웅 교수팀이 다양한 형태로 가공이 쉽고 분자 수준의 초미세 기공성을 가진 삼차원 유기분자망 소재를 개발했다고 밝혔다.

이 연구 결과는 화학분야 권위지 안게반테케미(Angew. Chem. Int. Ed) 최신호에 표지논문으로 발표됐다.

박 교수팀은 유기졸겔 합성법을 이용해 유기분자망 구조를 가진 필름, 나노입자, 나노복합체 등의 제조에 성공, 기존의 미세기공성 유기분자망 소재 제조방법의 한계를 극복했다.

유기분자망 구조(organic molecular networks)는 나노미터(10억분의 1미터) 이하 크기의 유기 분자가 삼차원적인 망을 형성하는 형태로 그 미세기공 구조를 이용해 수소, 이산화탄소, 물 등의 분리막 또는 저장체 등의 에너지 분야에 활용되고 있다.

또 촉매와 분자 전달, 나노 기술 분야의 신소재 제조 등에도 널리 쓰이며 연구도 활발히 진행되고 있다.

하지만 유기 분자망 소재는 삼차원적 가교(架橋)형태의 고체로 합성 후에는 필요한 성형이나 가공이 불가능하다.

이에 따라 화학적 기능성과 분자 구조 제어가 용이한 유기물 구조의 장점을 활용한 새로운 기술 개발에도 걸림돌이 돼 왔다.

박 교수팀은 작은 유기 분자가 삼차원적 결합으로 거대분자로 성장할 때 나노입자 간 가교가 진행되는 단계적 방법인 유기졸겔법을 구현, 나노입자, 필름 등이 쉽게 제조될 수 있도록 했다.

이번 연구는 분자망 구조의 유기물질을 다양한 형태로 가공할 수 있는 방법을 제시한 것으로 유.무기 물질과의 혼성화(混成化)나 다양한 기능성 나노 소재 창출 등이 가능하다고 박 교수팀은 설명했다.

또 분자의 분리 및 저장, 전달, 촉매 등과 관련된 기능을 가진 환경, 에너지, 바이오 분야의 새로운 나노 소재 개발과 기술 창출이 가능할 것으로 기대된다.

박 교수는 "유기졸겔법을 적용해 다양한 구조의 분자망을 제조하면 제약, 석유화학 등 에너지 소비가 큰 증류 공정을 대체할 나노 여과막이나 해수 담수화, 정수 공정의 역삼투막 개발 등에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

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