KAIST-UNIST, 컴퓨터 시뮬레이션 활용한 '금속 유기 구조체' 합성 첫 성공

기존 재료 특징과 신규 합성 재료 특징 모두 나타내... 촉매, 센서 산업 발전에 기여할 것으로 기대

국내 연구진이 컴퓨터 시뮬레이션을 활용한 다공성 복합재료 생성 기술을 개발했다.

26일 한국과학기술원(KAIST) 김지한 생명화학공학과 교수 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 문회리 화학과 교수팀과 함께 새 금속 유기 구조체(MOF) 합성 과정을 개발했다고 밝혔다. 이번에 개발한 기술은 기존 재료의 특징과 신규 합성 재료의 특징을 함께 나타낼 수 있어 촉매나 바이오 센서 산업 발전에 크게 기대할 것으로 기대된다.

기존에는 금속 유기 구조체 복합재료가 경계면에서 서로 어떻게 결합하는지는 아직 정확히 알 수 없었다. 8만여개 금속 유기 구조체 중 표면에서 서로 결합할 수 있는 조합을 실제로 찾아내서 입증하는데 많은 시간이 필요했기 때문이다.
 

합성에 성공한 MOF 구조도.[사진=KAIST 제공]

김지한 교수팀은 직접 개발한 컴퓨터 알고리즘을 활용해 기존에 발표된 8만여개 데이터를 분석했다. 이를 바탕으로 특정 구조체의 결정면과 상호 연결될 수 있는 결정면을 가진 금속 유기 구조체 쌍에 관한 데이터를 얻었다. 양자역학 시뮬레이션으로 두 금속 유기 구조체 경계면의 안정적인 구조도 예측했다.

문회리 교수팀은 시뮬레이션 결과를 활용해 여섯 종류의 새로운 금속 유기 구조체 복합 재료를 성공적으로 합성했다. 시뮬레이션으로 예측된 내용이 실제 결과 도출에 활용될 수 있음을 증명했다.

두 연구팀은 금속 유기 구조체 결정면 위에 다른 구조체가 하나의 구조로 자라나는 원리를 함께 규명하기도 했다.

이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터 지원을 받아 수행했다. KAIST 권오민 박사과정과 UNIST 김진영 박사가 공동 1저자인 연구 논문은 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)' 9일자 온라인판에 실렸다.