"분자끼리 결합하는 '초분자시스템' 기반 물질 실용화에 기여"

울산과학기술원(UNIST)은 호스트 분자와 게스트 분자 간 결합력을 직접 측정해 정량화하는 기법을 개발했다고 20일 밝혔다.

UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이동욱 교수 연구팀은 호스트-게스트 상호작용(host-guest interaction) 접착 에너지를 실제 사용 환경과 유사한 환경에서 직접 측정할 수 있는 기법을 개발했다.

이를 통해 호스트 분자인 사이클로덱스트린과 게스트 분자 간의 접착 에너지를 정량화하고, 접착 에너지가 강해질 수 있는 조건도 찾아냈다.

호스트-게스트 상호작용을 실제로 활용하기 위해서는 두 종류의 분자 간 접착력을 제대로 측정하는 것이 필요한데, 이전에는 이론 등에 기초해 단일 분자 수준에서만 그 접착력을 평가해 왔다.

실제로는 게스트 분자와 호스트 분자 1개씩만 있는 것이 아닌 수십∼수백 개의 분자가 함께 있기 때문에 이와 유사한 환경에서 분자 간의 접착력을 알아내는 것이 정확한 시스템 설계를 위해 필수적이다.

연구팀은 표면 힘 측정기를 이용하는 방식으로 이를 계산해 냈다.

측정기 내부에 위치한 마주 보는 두 표면에 호스트 분자인 사이클로덱스트린을 부착한 뒤, 이 사이로 게스트 분자인 아데만테인 이합체 수용액을 넣으면 사이클로덱스트린과 아데만테인 분자 간의 호스트-게스트 상호작용의 크기인 접착력을 알 수 있다.

연구팀은 접착력 측정 방법의 유효성도 검증했다.

표면 힘 측정기로 측정한 힘을 단일 분자 간의 접착 에너지값으로 환산해 알려진 값들과 비교한 것이다.

비교 결과 연구팀이 측정한 값은 기존 이론 기반 계산 값이나 실측된 결합상수 정보와 일치했다.

제1 저자인 박진태 연구원은 "계면 힘을 측정하는 분석 방법을 통해 중요한 데이터베이스를 확보했다"며 "이번에 제시한 연구 방법은 여러 초분자시스템 기반 물질의 실용화를 한 단계 앞당기는 데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

초분자시스템은 서로 다른 분자 간에 작용하는 힘으로 분자가 특정한 구조와 성질을 갖는 집합체를 형성한 상태를 말하며, 호스트-게스트 상호작용은 대표적인 초분자시스템이다.

연구 결과는 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 10일 발표됐다.

연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업으로 이뤄졌다.

/연합뉴스