“용액 분자구조 실시간 측정기술” 개발

KAIST 이효철교수팀, ‘사이언스’지 게재

 
국내 연구진이 용액에서 일어나는 분자의 정확한 구조변화를 실시간으로 직접 측정하는 기술을 개발했다.
 
이 기술이 더욱 더 발전하면 나노물질과 단백질에도 응용 가능하므로 나노기술(NT)과 바이오기술(BT) 분야에도 크게 기여할 것으로 전망되어 주목된다.
 
한국과학기술원(KAIST) 화학과 이효철 교수팀은 엑스선 펄스를 이용해 복잡하게 움직이는 용액의 분자 구조를 실시간으로 측정하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
 
이 연구결과는 논문제목 ‘용액상의 전이 분자 구조의 극초단 엑스선 회절(Ultrafast X-ray Diffraction of Transient Molecular Structures in Solution)’로 미국 ‘사이언스(Science)’지에 게재될 논문들 중 특히 중요한 발견을 미리 온라인에 올리는 ‘사이언스 온라인 익스프레스(Science Online Express)’ 인터넷판 15일자에 발표됐다.
 
대부분의 화학반응이 용액에서 일어나는데, 지금까지는 용액에서 일어나는 미시세계, 즉 나노보다도 작은 분자의 정확한 구조변화를 실시간으로 직접 측정하는 것은 불가능했다.
 
이 교수팀은 이러한 용액에 빛을 쪼인 후 일어나는 복잡한 분자들의 움직임을 실시간으로 측정하기 위해, 아주 짧은 엑스선 펄스(X-ray pulse, 회절현상을 일으킬 수 있는 빛)를 용액에 보낸 후 거기서 나오는 회절 신호(빛이 일정한 패턴을 가지고 있는 물질이나 분자에 반사되어 나오는 신호)를 시간에 따라 측정함으로써 분자들의 움직임을 잡아내는데 성공했다.
 
즉 엑스선 펄스가 분자의 움직임을 찍어내는 분자 캠코더의 역할을 한 것으로, 엑스선 펄스는 0.1 나노미터의 파장을 가지고 100억분의 1초의 시간길이를 가진 아주 짧은 광원이다.
 엑스선 펄스는 파장이 아주 짧기 때문에 아주 선명한 사진을 찍을 수 있고, 시간길이가 아주 짧기 때문에 분자의 빠른 움직임을 포착해 낼 수 있는 캠코더의 역할을 할 수 있다.
 
또 이번 연구는 결정(crystal)에만 응용되어 오던 엑스선 회절법을 용액에 응용, 결정과는 달리 규칙적인 구조를 가지지 않는 용액에서는 엑스선 회절 신호로부터 분자구조의 변화를 직접적으로 추적하는 것이 불가능하다는 기존의 상식을 깼다.
 
또한 포항에 있는 제3세대 가속기에 이어 차세대 광원으로 건설이 논의되고 있는 제4세대 방사광가속기(XFEL)가 한국에서도 성공적으로 가동되면 현재 발표된 데이터보다 1000배정도 더 좋은 획기적인 자료를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
 
한편 이번 연구를 이끈 이효철 교수는 지난 2003년 8월부터 KAIST 화학과에서 조교수로 강의와 연구를 시작했으며, 이 연구에 같이 참여한 연구원은 김태규 박사와 이재혁 석사과정 학생이다.
 
조현미 기자([e-mail])
2005-07-15