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스스로 배열하는 ‘똑똑한’ 분자 만든다
- 등록일2008-10-27
- 조회수7924
- 분류기술동향 > 플랫폼바이오 > 바이오융합기술
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자료발간일
2008-10-27
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출처
과학동아
- 원문링크
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키워드
#나노#초분자 나노조립체
스스로 배열하는 ‘똑똑한’ 분자 만든다
| 글 | 이준덕 기자
초분자 나노조립체 연구단
장난감 ‘레고’ 블록을 조립하면 공뿐만 아니라 움직이는 자동차와 비행기도 만들 수 있다. 단순한 모양의 블록들이 모여 개별 블록과는 전혀 다른 형태를 갖는 복잡한 구조물로 재탄생한다.
지구에 존재하는 생명체들도 레고 블록 같은 분자들로 이뤄진다. 분자들은 결합해 거대 분자인 초분자를 만든다. 단백질로 된 껍질이 핵산을 감싸고 있는 바이러스도 일종의 초분자이며 우리 몸을 이루는 DNA도 초분자로 볼 수 있다. 그런데 분자들이 모이면 개별 분자가 할 수 없는 큰 힘을 발휘한다.
‘헤쳐모여~’ 똑똑한 나노분자
연세대 화학과 이명수 교수가 이끄는 초분자 나노조립체 연구단은 분자가 모여 스스로 특정한 모양의 초분자를 만드는 현상을 연구한다. 초분자를 만드는 ‘블록’인 단위분자는 긴 막대에 꼬불꼬불한 사슬이 붙은 모양이다. 사슬은 물을 좋아하는 친수성을 띠고 막대는 물을 싫어하는 소수성을 띤다. 연구단은 이 분자를 ‘막대-사슬’ 분자라고 부른다.
‘막대-사슬’ 분자를 물에 넣으면 어떻게 될까. ‘유유상종’(類類相從). 물을 싫어하는 막대 부분은 막대끼리, 물을 좋아하는 사슬 부분은 사슬끼리 알아서 뭉친다. 소수성 막대 부분은 물에 닿는 면적을 최소한으로 줄이기 위해 뭉치는 반면, 친수성 사슬 부분은 최대한 물과 가까운 쪽으로 모인다. 이런 성질 때문에 막대-사슬 분자는 특정한 조건을 주면 스스로 수십에서 수백nm(나노미터, 1nm=10-9m) 크기의 초분자를 만든다. 이런 현상을 ‘자기조립’(self-assembly)이라고 하며 이때 형성된 초분자를 나노조립체라고 한다.
초분자는 어떤 힘으로 형태를 유지할까. 초분자를 구성하는 ‘블록’들 사이에는 일반적인 분자 사이에서 볼 수 있는 이온결합이나 공유결합보다 세기가 약한 ‘2차결합력’이 작용한다. 2차결합력의 하나인 수소결합은 공유결합과 비교했을 때 결합력이 100분의 1 정도로 작다. 하지만 여럿이 모이면 분자들 사이에 상호작용이 커져 무시할 수 없을 정도로 큰 힘이 된다. 게다가 ‘막대-사슬’ 분자들은 스스로 결합하기 때문에 초분자를 만들기 위해 복잡한 합성과정을 거칠 필요가 없다. 이 단장은 “막대와 사슬에 쓰이는 분자의 종류와 크기, 첨가물질, 용매의 온도, pH 같은 조건만 변화시키면 자기조립 현상을 이용해 원하는 모양과 크기의 초분자를 만들 수 있다”고 설명했다.
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