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IT 컴퓨터

분자기계, 노벨화학상 수상

biumgonggan 2017. 1. 28. 23:40

기계의 정의 : 전기나 석유 등에서 힘을 받아 일을 하는 움직이는 장치! 이러한 기계의 정의가 이제는 바뀌어야 할 것같습니다. 기계는 어디까지 작아질 수 있을까요? 오늘은 바로 초소형 기계, 분자기계에 대한 이야기입니다.

2016년 노벨화학상을 수상한 장피에르 소바주, 프레이저 스토더트, 베르나르트 페링하 이들은 "기계를 소형화한 분자기계를 개발해 화학을 새로운 차원으로 발전시켰다"

세상에서 가장 작은 기계, 분자기계는 탄소, 질소 등 원자를 연결해 만든 분자에 에너지를 가해 움직임을 제어하는 방식으로 작동합니다.

2016년 노벨화학상을 수상한 장피에르 소바주는 분자기계의 가성성을 연 인물입니다. 소바주는 빛에 반응을 일으키는 분자를 연구하다 구리 이온을 중심으로 연결된 분자고리 쌍을 발견하게됩니다. 사슬처럼 연결된 분자고리인 캐터네인을 개발하게 됩니다.(1993) 이후 그는 하나의 고리가 다른 고리를 도는 원시적 형태의 분자기계 제작에 성공하게됩니다. 다양한 분자사슬 제작의 전기가 마련된 것이었습니다. 

 

또한명의 노벨화학상 수상자 스토더트는 분자기계를 현실화한 인물입니다. 축에 고리가 끼워진 모양의 분자인 로탁세인을 개발하였습니다. 에너지를 가하면 분자고리가 축의 특정 위치로 이동하게 됩니다. 이런 방식으로 분자의 위치를 제어해 실질적인 분자기계를 제작하였습니다. 분자엘리베이터, 분자근육, 20KB메모리 칩 등을 개발하며, 바퀴에 해당하는 분자가 회전하는 분자모터의 실현 가능성을 확인하게 됩니다.

스토더트 교수가 만든 분자모터에는 치명적인 약점이 있었습니다. 제어 불가능한 회전방향!

마지막, 2016 노벨화학상 수상자 페링하는 분자모터를 개선시켰습니다. 회전날 모양의 분자를 연결시켜 문제를 해결하였습니다. 결합된 두 분자 사이에서 회전이 일어나지만 역방향으로는 회전이 일어나지 않게 설계하였습니다. 분자자동차(2011), 1초에 1,200만번 회전할 수 있도록 분자모터의 성능 개선(2014) 등 실질적인 최초의 분자모터를 개발하였습니다.

분자기계는 초소형 나노로봇, 새로운 소재 및 배터리, 컴퓨터 등 많은 분야에 활용될 것으로 보입니다. 또한 기계가 머리카락의 1/1000까지 작아질 수 있다는 가능성을 보여주는 분자기계! "분자기계의 현재 상황은 전기모터가 처음 발명된 1830년대와 유사하다" - 스웨덴 왕립과학원-

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