KAIST “빛으로 물성 조절, ‘분자 스위치’ 신소재 원천기술 확보”

KAIST가 천연물 합성 원리를 이용해 빛으로 켜고, 끌 수 있는 분자 스위치 신소재 원천기술을 확보했다.

(왼쪽부터) KAIST 화학과 윤동기 교수, 박상빈 석박사통합과정, 한순규 교수. KAIST 제공

KAIST는 화학과 한순규·윤동기 교수 공동연구팀이 세큐리네가 알칼로이드 천연물 군에 속하는 세큐린진(securingine) B의 합성 방법을 세계 최초로 밝혀내고, 이 과정에서 발견한 화학적 반응성으로 새로운 타입의 분자 광스위치를 개발했다고 11일 밝혔다.

세큐리네가 알칼로이드 천연물 군은 항암 및 퇴행성 뇌 질환 치료 효과로 학계의 꾸준한 관심을 받는다.

공동연구팀은 이 물질의 천연물 합성을 넘어 분자 재배열 원리를 바탕으로 서로 다른 파장의 빛을 통해 가역적 형태와 성질이 바뀌는 분자 광스위치를 고안했다.

이어 공동연구팀은 새로 개발한 광스위치 소재를 광학재료 분야에 접목하기 위해 광 감응 카이랄 혼입제 개발했다.

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

카이랄은 왼손과 오른손처럼 서로 쌍을 이루지만, 둘이 서로 겹쳐지지 않는 성질로 화학의 핵심 개념이자 물질의 광학적 특성을 결정하는 근본 요소 중 하나다.

공동연구팀이 개발한 광스위치는 분자 안에서 결합·이동해 분자구조가 바뀌는 작동 원리를 기반으로 한다. 파장에 따른 색 변화 뿐 아니라 형광의 온/오프가 가능해 형광 탐침자로써 생물학 분야에서도 응용될 수 있다.

한 교수는 “이번 연구는 천연물 합성이라는 기초과학 연구과정에서 발견한 원리를, 응용 가능한 새로운 분자 광스위치 개발로 연결한 사례”라며 “새로운 기술의 개발을 위해서는 자연현상의 작동 원리를 탐구하는 기초과학 연구가 굉장히 중요하다는 것을 재확인 하는 계기가 됐다”고 말했다.

한편 KAIST 화학과 박상빈 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 ‘셀 프레스(Cell Press)’에서 발간하는 국제 학술지 ‘켐(Chem)’에 지난달 31일 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업과 KAIST의 도약연구(UP) 사업, KC30 사업, 초세대 협업연구실 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr