세계에서 가장 큰 ‘분자그릇’ 개발…광촉매 활용 가능성

방사광가속기로 분석한 ‘분자 주령구’의 구조[사진 = IBS]

세계에서 가장 큰 ‘분자 그릇’이 국내에서 개발됐다. 속이 빈 분자 다면체, 이른바 분자 그릇은 약물 운반체나 광촉매 등 다양한 응용이 가능하다.

김기문 기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단장(포스텍 화학과 교수) 연구팀은 분자의 자기조립 특성을 활용해 속이 빈 육팔면체 모양의 거대분자를 합성했다고 2일 밝혔다.

크기는 5.3nm로 지금까지 보고된 수많은 분자 다면체 중 가장 크다. 지금까지 개발된 대부분 분자 다면체는 크기가 2nm 이하였다.

IBS 복잡계 자기조립 연구단은 2015년 약 3nm 크기의 ‘포피린 박스(P6L8)’를 합성한 바 있다. 이번 연구에서는 기존보다 지름이 1.8배 큰 스스로 조립되는 분자 다면체를 합성했다.

연구팀은 광촉매로 활용 가능성을 확인했다. 빛을 쬐면 전자를 내어주는 포피린의 특성을 이용해 화합물을 호두나무의 뿌리에서 방출되는 천연물질인 주글론으로 변환시켰다.

약물 운반체로서의 가능성도 입증했다. 합성된 분자 주령구 내부에 막대기처럼 긴 전도성 분자를 담았다. 전도성 분자의 크기는 4nm로 지금까지 이 정도 크기의 분자를 케이지 내부에 담은 시도는 없었다.

김 단장은 “분자 주령구는 내부 커다란 공간을 활용해 다양한 응용을 기대할 수 있는 만큼, 생물학적 응용에 필요한 안정성 확보 연구를 추가로 진행할 계획”이라고 말했다.

연구결과는 국제학술지 켐(Chem, IF 19.687) 10월 28일자(한국시간) 온라인 판에 게재됐다.