남원우 교수 연구팀, 수퍼옥소 구조 규명해 ‘네이처 커뮤니케이션지(Nature Communications)’에 논문 게재
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- 등록일2014.12.18
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본교 남원우 교수(화학·나노과학과) 연구팀이 산소가 활성화될 때 백만 분의 일초 존재했다 사라지는 중간체 (철(III)-수퍼옥소) 화합물의 결정구조를 규명해 인공 촉매 시스템 개발의 토대를 마련했다. 이번 연구의 결과는 향후 생체 내 산소활성화 과정을 모방한 친환경 화합물 처리기술 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.
본교 남원우 교수가 홍승우 박사, 스탠포드대 솔로몬 교수와 함께 공동으로 진행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실사업(GRL)과 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 12월 16일(화)에 과학분야의 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스지(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.
세포 내 산소화 효소를 모방, 공기 중의 산소를 활성화시킬 수 있는 촉매가 개발되면 다양한 화학반응 공정에 활용할 수 있으나, 산소 활성화 과정에서 생성되는 중간단계의 화합물인 철(III)-수퍼옥소의 종이 워낙 불안정해 연구가 많이 이뤄지지 못했다.
연구팀은 세포가 가지고 있는 철을 함유한 산소화 효소를 모방한 인공효소를 합성하고 이를 이용해 저온에서 안정적인 철(III)-수퍼옥소 종을 만들고 그 단결정을 얻는데 성공했으며, 나아가 단결정 분석결과 철(III)-수퍼옥소 종이 두 개의 산소원자가 철을 중심으로 T자형으로 결합되어 있음을 밝혀냈다. 이러한 구조 덕분에 전자를 다른 화합물에 줄 수 있을 뿐 아니라 받을 수도 있다는 것이다. 연구팀은 실제 철(III)-수퍼옥소 종이 망간화합물에 산소 분자를 전달할 수 있음을 확인했다.
남 교수는 “이번 연구결과를 발전시켜 산소 분자 활성화 반응의 역반응인 산소-산소 결합 반응의 메커니즘을 이해하고 친환경 대체 에너지나 촉매의 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.