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작성일 : 20-06-25 16:14
분자탄생과정 원자움직임 1천조분의 1초단위로 실시간 관찰했다
 글쓴이 : 미세빛
조회 : 20  
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IBS 이효철 교수팀, 펨토초 특수광원으로 화학결합 진행 중 원자 관찰
"촉매반응·인체 내 생화학반응 메커니즘 규명·효율 향상 기대"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 원자들이 결합해 분자가 만들어지는 화학결합 전체 과정에서 원자들의 실제 움직임을 실시간으로 관찰하는 데 처음으로 성공했다.

기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응 연구단 이효철 부연구단장(KAIST 화학과 교수) 연구팀은 25일 국제학술지 '네이처'(Nature)에서 포항 4세대 방사광가속기의 X-선자유전자레이저(펨토초 X선 펄스)를 이용, 화학결합을 형성하는 분자 내 원자들의 실시간 위치와 운동을 관측하는 데 성공했다고 밝혔다.

펨토초 X선 회절법으로 관찰한 금 삼합체의 화학결합 메커니즘펨토초 X선 회절법 실험을 통해 금 원자 3개로 이루어진 금 삼합체가 2단계 결합을 통해 만들어진다는 것을 확인했다. 레이저를 쪼인 뒤 35펨토초 만에 가까이 있던 금 원자 2개 사이에 결합이 형성되고 360펨토초 후 나머지 금 원자 1개가 결합해 금 삼합체가 완성된다. [IBS 나노물질 및 화학반응 연구단 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구 결과는 화학반응의 시작부터 끝까지 전체 과정의 원자 움직임을 실시간으로 관찰하는 데 처음으로 성공한 것이다. 이 교수팀은 2005년 분자결합이 끊어지는 순간을 관찰해 '사이언스'(Science)에 발표하고, 2015년에는 화학결합이 끝나 분자가 탄생하는 순간을 포착해 '네이처'에 발표한 바 있다.

이전 연구가 화학반응 시작과 끝의 원자들 모습을 사진으로 찍은 것이라면 이번 연구 결과는 화학반응이 진행되는 동안 원자들의 움직임을 동영상으로 촬영한 것이라고 할 수 있다.

화학반응 과정을 관찰하기 어려운 것은 원자 크기와 반응 공간이 옹스트롬(Å:1억분의 1㎝) 단위로 측정해야 할 만큼 작은 데다 반응속도는 펨토초(fs:1천조분의 1초) 단위로 측정해야 할 만큼 빠르기 때문이다.

파장이 수백나노미터(㎚:10억분의 1ｍ)인 가시광으로는 원자를 관찰할 수 없고, 수천~수만분의 1초 정도의 시간분해능으로는 화학반응의 빠른 속도를 관찰할 수 없다.

연구팀은 화학반응의 펨토초 순간을 관측하기 위해 포항 4세대 방사광가속기의 X-선 자유전자 레이저(펨토초 X선 펄스)를 이용했다.

펨토초 X선 펄스는 파장이 10~0.01㎚로 짧아 원자 단위 관찰에 적합하고 펄스 형태의 X선이 펨토초 단위로 방출돼 시간분해능도 우수하다.

펨토초 엑스선 회절법 실험 과정의 모식도레이저 펄스에 의해 수용액상의 금 삼합체의 화학결합 생성 반응이 시작되고 특정 시간이 지난 뒤에 X선 회절 이미지를 얻고 분석해 분자의 삼차원 구조를 알아낸다. [IBS 나노물질 및 화학반응 연구단 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 물속에 녹아 있는 금(Au) 원자에 레이저를 쏴 금 원자 3개가 결합하는 화학반응을 일으키고 이 과정을 펨토초 X선 펄스로 관찰했다.

화학반응이 진행 중인 금 원자들에 펨토초 X선 펄스를 쪼이면 X선 펄스가 원자에 부딪혀 산란하고 서로 간섭해 만들어지는 물결 모양 X선 산란 영상을 얻을 수 있다. 이 영상을 분석하면 펨토초 단위로 원자 위치 등을 파악할 수 있다.

분석 결과 3개의 금 원자로 이루어진 금 삼합체(trimer)는 결합해 두 개가 동시에 만들어지는 게 아니라 두 단계에 걸쳐 결합해 생성되는 것으로 나타났다.

레이저를 쪼이면 35펨토초 후 가까운 거리에 있던 금 원자 2개 사이에 먼저 공유결합이 만들어지고 360펨토초 후에 3번째 금 원자가 먼저 결합한 두 금 원자에 결합해 금 원자 3개가 일직선을 이루는 삼합체가 완성된다.

연구팀은 화학결합 형성 후 원자들이 같은 자리에 머물지 않고 원자들 간 거리가 늘어났다가 줄어드는 진동 운동을 하고 있음도 관측했다.

연구팀은 앞으로 단백질 같은 거대분자 반응뿐만 아니라 촉매분자의 반응 등 다양한 화학반응의 진행 과정을 원자 수준에서 규명해 나갈 계획이다.

제1 저자인 김종구 선임연구원은 "장기적 관점에서 꾸준히 연구해 반응 중인 분자의 진동과 반응 경로를 직접 추적하는 '펨토초 엑스선 회절법'을 완성할 수 있었다"며 "앞으로 다양한 유·무기 촉매 반응과 체내 생화학적 반응 메커니즘을 밝혀내면 효율이 좋은 촉매와 단백질 반응과 관련 신약 개발 등을 위한 기초정보를 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

IBS 이효철 교수(왼쪽.교신저자)와 김종구 선임연구원(제1저자)[IBS 나노물질 및 화학반응 연구단 제공. 재판매 및 DB 금지]

scitech@yna.co.kr

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지하 4층~지상 31층, 6개동…전용 59~84㎡ 총 677가구 규모
경부·영동·용서고속도로 등 서울 접근 광역 교통망 우수
롯데프리미엄아울렛, 코스트코 등 편의시설 인접기흥 푸르지오 포레피스 주경 투시도 [대우건설 제공]

[헤럴드경제=민상식 기자] 대우건설은 다음달 경기도 용인시 기흥구 영덕동 산111-1번지 일대에 영덕공원 특례사업을 통해 ‘기흥 푸르지오 포레피스’를 선보인다고 25일 밝혔다.

‘기흥 푸르지오 포레피스’는 지하 4층~지상 31층, 6개 동, 전용면적 59~84㎡ 총 677가구 규모로 조성된다.

면적별로는 ▷전용 59㎡ 231가구 ▷전용 74㎡ 276가구 ▷전용 84㎡ 170가구로 구성되며 전 가구가 실수요자들의 선호도 높은 중소형으로 설계된다.

지하철과 도로 등 교통 인프라가 잘 구축돼 있다. 단지와 인접한 수원 신갈·흥덕IC를 통해 경부고속도로, 영동고속도로, 용인-서울고속도로로 접근이 용이해 서울 강남 및 광역으로 이동이 편리하다.

대중교통 여건도 좋다. 바로 앞으로 수십개의 노선이 지나는 버스정류장이 위치하며 서울 강남까지까지 1정거장에 도달 가능하다. 멀지 않은 거리에 지하철 분당선 기흥역도 이용할 수 있고 용인선 광교연장 사업(2025년 개통 예정) 계획으로 101역(가칭)이 단지 인근에 예정돼 있다.

용인선 광교연장 사업은 총 6.8㎞로 분당선 기흥역을 기점으로 흥덕지구, 광교신도시를 거쳐 신분당선 광교중앙역을 잇는 사업이다. GTX-A 용인역(가칭)도 2023년 개통 예정으로 향후 개통시 서울 삼성역까지 10분대에 이동할 수 있다.

생활 인프라도 뛰어나다. 차량 15분 이내 롯데프리미엄아울렛(기흥점), 코스트코(공세점), 이케아(기흥점), 롯데마트(신갈점), AK&기흥, 롯데시네마(용인기흥점) 등 대형마트와 문화시설이 있어 편리한 쇼핑·문화생활이 가능하다. 도보 거리에는 청곡초등학교가 자리잡고 있어 어린 아이를 둔 학부모의 높은 호응이 기대된다.

기흥 푸르지오 포레피스 조감도 [대우건설 제공]

민간공원 특례사업으로 희소 가치가 높다. 민간공원 특례사업이란 기존 도시공원 부지 중 70%를 공원으로 조성하고 나머지 30%에 아파트 같은 비공원시설을 짓는 사업이다. 이 단지는 총 8만5443㎡ 규모 중 5만9828㎡ 규모가 공원시설로 지어진다.

단지는 동간 거리 확보를 통한 세대간 간섭을 최소화할 수 있도록 남향 위주로 배치되며 채광에 유리하고 맞통풍이 가능한 4베이 판상형 평면 설계를 적용할 예정이다.

또 대형 드레스룸을 비롯해 대형 펜트리, 워크인 신발장 등 풍부한 수납공간을 마련해 공간 활용도를 한층 높일 계획이다.

분양 관계자는 “기흥 푸르지오 포레피스는 우수한 광역 교통망을 통해 서울 및 경기 생활권을 가깝게 누릴 수 있으며 다양한 생활 인프라도 인접해 있어 정주 여건이 탁월하다”며 “게다가 공원을 품은 푸르지오의 브랜드 아파트로 들어서는 만큼 에코 브랜드 프리미엄을 누릴 것으로 보인다”고 전했다.

견본주택은 경기도 용인시 기흥구 영덕동 27-3에 마련될 예정이다.

mss@heraldcorp.com

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