부산대 김태규 교수 연구팀, X선 분광법 이용해 광 스위치 소재 작동과정 규명

국내 연구진이 초고속 카메라로 촬영하듯이 분자의 움직임을 관찰, 빛에 의해 이성질체로 변하는 화학반응 과정을 밝혀냈다.

한국연구재단은 부산대 김태규 교수 연구팀은 엑스선 분광법을 이용해 루테늄(Ru) 기반물질의 광 변색과정을 규명했다고 27일 밝혔다.

연구팀은 화학반응의 과정을 밝혀내기 위해 레이저 기술과 엑스선 분광법을 결합했다.

레이저 기술은 다양한 분자 및 전자 구조를 관찰하기 위해 활용되어 왔다. 여기에 1초에 1조번 이상 촬영할 수 있는 엑스선을 결합, 분자의 움직임과 전자의 재배치 과정에 대해 보다 정확한 정보를 획득해냈다.

이를 통해 연구팀은 루테늄(Ru) 기반 화합물의 광 변색 이성질체 반응 경로를 규명했다. 이는 화합물이 빛을 흡수한 뒤 분자의 특정 구조에 변화가 일어나서 색이 바뀌는 현상이다.

특히 광 변색 화학반응이 단일 경로였던 기존 연구결과와 다르게, 두 종류의 반응 경로가 경쟁적으로 일어난다는 것을 밝혀냈다.

또 이 과정에서 발생하는 중요한 반응 중간체를 발견해 학계에 보고했다.

김태규 교수는 “루테늄(Ru)은 광 스위치 소자 및 태양광 전환 소재 등 기능성 소재에 자주 활용되는 원자로써, 이 원자의 흡수에너지 영역에서 엑스선 분광 측정에 성공한 것은 최초”라고 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업, 글로벌연구협력지원사업의 지원으로 수행됐다.

국제학술지 네이처 커뮤니케이션에 5월 18일자 논문으로 게재됐다.

[e-mail] 조석장 기자