서울대는 남좌민 화학부 교수 연구진이 영구적으로 끊어지지 않도록 기계적으로 엮인 나노미터 크기의 나노카테닌(nanocatenane) 구조를 합성하고 이를 통해 새로운 나노머신을 구현했다고 5일 전했다.
지금까지는 원하는 형태의 나노입자 조립 구조를 만드는데 DNA 등 입자간 상호작용 물질을 활용했는데, 이러한 기능성 물질은 잘 끊어지는 등 안정적이지 않아 전체적 조립 구조를 무너뜨린다는 문제가 있었다.
따라서 전체적 조립 구조와 성질을 유지·조절하는 데는 나노입자 간 끊어지지 않는 결합을 설계하는 것이 필수적인데, 지금까지 구현된 적이 없었다.
남 교수 연구팀은 고리 모양의 분자가 기계결합(mechanical bond)에 의해 서로 엮어있는 카테닌(catenane)이라는 분자에서 영감을 받아 무기 금속인 금을 소재로 사용해 두 나노 고리가 끊어지지 않고 영구적으로 엮여있도록 한 '나노기계결합'·'나노카테닌' 구조를 최초로 구현했다.
이 합성을 통해 만들어진 나노머신은 빛에 의해 기계적 움직임이 제어되는데, 근단백질의 주요성분인 미오신이 만들어내는 힘의 10배를 발휘하는 것으로 나타났다.
연구진은 "나노 및 소재 분야에서 가장 잠재력이 큰 주제 중 하나인 나노머신과 나노로봇 분야에 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대한다"며 "바이오센서, 디스플레이 등의 응용 연구 분야에도 다양하게 활용될 수 있을 것"이라 밝혔다.
연구 성과는 국제 학술지 '네이처 신테시스(Nature Synthesis)'에 표지논문으로 선정됐다.
