KAIST, 빛 파장 따라 색상 바뀌는 신소재 분자 광스위치 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 빛의 파장에 따라 색상이 바뀌는 신소재를 개발하고, 이를 통해 새로운 개념의 분자 광스위치를 만들어 주목된다.

이 기술은 향후 빛으로 물성 조절가능한 고분자, 액정, 분자로봇, 태양에너지 저장 등 다양한 미래기술에 활용될 것으로 보인다.

한국과학기술원(KAIST)은 화학과 한순규·윤동기 교수 연구팀이 항암 및 퇴행성 뇌 질환 치료 효과로 학계의 꾸준한 관심을 받고 있는 세큐리네가 알칼로이드 천연물 군에 속하는 세큐린진B의 합성 방법을 세계 최초로 규명하고, 이 과정에서 발견한 화학적 반응성을 응용해 새로운 타입의 분자 광스위치를 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 천연물 합성에 머무르지 않고 이 분자 재배열 원리를 바탕으로 서로 다른 파장의 빛을 통해 가역적으로 형태와 성질이 바뀌는 분자 광스위치를 고안했다.

연구팀은 새로 개발한 광 감응 물질을 고분자에도 적용했다. 이를 통해 고분자에 분자 광스위치 물질을 혼합하고 굳혀서 427나노미터 파장의 파란색 가시광선을 쬐면 무색이 되고 310나노미터 파장의 자외선을 쬐어주면 노란색으로 변하는 젤리 물질을 개발했다.

이어 이번 연구에서 새로 개발한 광스위치 소재를 광학재료 분야에 접목하려 같은 학과 윤동기 교수 연구팀과 광 감응 카이랄 혼입제 개발에 착수했다.

이를 통해 디스플레이 분야에 적용하기 위해 액정 물질에 파란색 빛을 쬐었을 때 카이랄 액정의 꼬임 주기가 변하면서 광스위치의 성질도 여전히 가지는 것을 관찰했다.

이 광스위치는 파장에 따른 색 변화뿐 아니라 형광의 on/off도 가능하기 때문에 형광 탐침자로써 생물학 분야에도 응용이 가능하다.

한순규 교수는 “이번 성과는 천연물 합성이라는 기초과학 연구 과정에서 발견한 원리를 다양하게 응용 가능한 새로운 분자 광스위치 개발로 연결한 사례”라며 “새로운 기술의 개발을 위해서는 자연현상의 작동 원리를 탐구하는 기초과학 연구가 굉장히 중요하다는 것을 다시 한번 일깨워준 계기가 됐다”고 말했다.

KAIST 화학과 박상빈 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘켐'에 지난달 31일 게재됐다.

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