국내 연구진, 광 스위치 소재 작동과정 규명
엑스선 분광법 이용한 기능성 소재 메커니즘 규명
(대전=연합뉴스) 유의주 기자 = 국내 연구진이 초고속 카메라로 촬영하듯이 분자의 움직임을 관찰해 빛에 의해 이성질체로 변하는 화학반응 과정을 밝혀냈다.
한국연구재단은 27일 부산대 김태규 교수 연구팀이 엑스선 분광법을 이용해 루테늄(Ru) 기반 물질의 광 변색 과정을 규명했다고 밝혔다.
연구팀은 화학반응의 과정을 밝혀내기 위해 레이저 기술과 엑스선 분광법을 결합했다.
레이저 기술은 다양한 분자 및 전자 구조를 관찰하기 위해 활용됐다.
여기에 1초에 1조번 이상 촬영할 수 있는 엑스선을 결합해 분자의 움직임과 전자의 재배치 과정에 대해 더 정확한 정보를 획득해냈다.
이를 통해 연구팀은 루테늄(Ru) 기반 화합물의 광 변색 이성질체 반응 경로를 규명했다.
이는 화합물이 빛을 흡수한 뒤 분자의 특정 구조에 변화가 일어나서 색이 바뀌는 현상이다.
특히 광 변색 화학반응이 단일 경로였던 기존 연구결과와 달리 두 종류의 반응 경로가 경쟁적으로 일어난다는 것을 밝혀냈다.
이 과정에서 발생하는 중요한 반응 중간체도 발견해 학계에 보고했다.
김태규 교수는 "루테늄(Ru)은 광 스위치소자 및 태양광 전환 소재 등 기능성 소재에 자주 활용되는 원자로, 이 원자의 흡수에너지 영역에서 엑스선 분광 측정에 성공한 것은 최초"라고 설명했다.
그는 "이 연구에서 개발된 엑스선 분광법을 바탕으로 다양한 에너지 소재의 작동과정을 규명할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(전략공모, 기초연구실), 글로벌연구협력지원사업의 지원으로 수행됐다.
국제 학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 5월 18일 자 논문으로 게재됐다.
yej@yna.co.kr
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