스스로 조립되는 나노입자 전과정 관찰…'스케일링 이론' 가설 첫 입증 작성일 05-26 110 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">GIST</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BL9yYdIiJg"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0d96bb24464f238a608f645a11dd5a6fcaedc3e3a242de29dfe104e76469864c" dmcf-pid="b4tDr9aVLo" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) GIST 신소재공학과 윤준연 박사과정생·황준호 박사과정생·이은지 교수. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/26/dongascience/20250526114418847hunh.png" data-org-width="680" dmcf-mid="qzn7qrtsia" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/26/dongascience/20250526114418847hunh.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> (왼쪽부터) GIST 신소재공학과 윤준연 박사과정생·황준호 박사과정생·이은지 교수. GIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="f57ffcb43f21739e8dfcf713f6f3e33c147ddc35cbbf6ca3154cfbec08ad2c91" dmcf-pid="K8Fwm2NfeL" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 지금까지 이론적으로만 존재했던 ‘스케일링 이론(Scaling theory)’의 핵심 가설을 세계 최초로 실험적으로 입증했다.</p> <p contents-hash="15d395a67447a39918b1ee48cbfc7048320fe0f58c61df7d0079934211bb80a4" dmcf-pid="963rsVj4en" dmcf-ptype="general">스케일링 이론은 2개 이상의 서로 다른 고분자 블록이 연결된 '블록 공중합체'와 관련된 이론이다. 블록 공중합체 중 블록 1개 이상이 단단한 '결정성 블록 공중합체'는 용매와의 접촉을 피하려고 스스로 가장 에너지가 낮은 형태로 접혀 조립된다는 가설을 기반으로 하는 이론이다. </p> <p contents-hash="71ac6fa7377c4fcfb8b0320dba983259012451844a0c4d09c386cd691ffa299f" dmcf-pid="2P0mOfA8ni" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 이은지 신소재공학과 교수 연구팀이 결정성 블록 공중합체가 용액 속에서 스스로 조립되고 나노입자로 진화하는 전 과정을 실시간으로 관찰하고 정량적으로 분석했다고 26일 밝혔다.</p> <p contents-hash="e5a7810aa741a1adf352d0de0e78be75d5305e7e3f2693911d08f31dbb3f3a29" dmcf-pid="VQpsI4c6LJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 실시간 액상 투과전자현미경(LP-TEM)을 활용해 대표적인 생분해성 생체적합 고분자인 '폴리에틸렌옥사이드-블록-폴리카프로락톤 공중합체(PEO-b-PCL)'에서 분자량과 블록 구성비에 따른 자기조립 과정을 실시간 관찰했다. PEO-b-PCL은 결정성 블록 공중합체다. </p> <p contents-hash="5ac36d4ec3b65f6bd9beb7045d0c31400f7ea8efb05e17064da5cb12d8b84ebd" dmcf-pid="fxUOC8kPMd" dmcf-ptype="general">관찰 결과 결정성이 없는 블록 공중합체에서는 볼 수 없었던 구형 나노입자들이 측면 결합을 통해 실린더나 도넛형 토로이드 형태로 진화하는 현상을 명확히 포착했다. 도넛형 토로이드 형태란 도넛 모양의 나노 구조다. </p> <p contents-hash="eced0cda4b8ced9656b7412a56f9c53de05f3b738afb889a6392ed8bbd08eb55" dmcf-pid="4MuIh6EQMe" dmcf-ptype="general">연구팀이 포착한 모습은 결정성 블록 공중합체가 시스템의 에너지를 낮추기 위해 낮은 곡률(더 평평한 계면)을 선호하는 특성 때문에 일어난 현상이다. 이론으로만 존재하던 스케일링 이론의 핵심 내용을 실험으로 입증한 매우 중요한 발견이다.</p> <p contents-hash="e135d4962bf1c998ad337fd5a0a655bd83bc426a29125c8d4b1375b1394334a4" dmcf-pid="8R7ClPDxiR" dmcf-ptype="general">고분자 사슬이 스스로 접히고 규칙적으로 배열되는 현상은 고성능 나노소재를 개발할 때 핵심적인 역할을 한다. 지금까지는 비결정성 블록 공중합체를 중심으로 연구가 진행돼 왔고 용액 상태에서 실시간 관찰이 어려워 구조 형성 원리를 밝히는 데 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="52d884c07714bab9f924a6efb639a93a9c9c73f08208bf8b72e014d8fe911bd2" dmcf-pid="6ezhSQwMnM" dmcf-ptype="general">연구팀은 발견한 현상을 이용해 안정적인 저차원(1차원, 2차원) 나노구조 형성에 결정화가 매우 유리하다는 점을 실험적으로 확인하기도 했다. </p> <p contents-hash="218571faaf9e4b765cfadf8f78c12cf1d5d5322c5ddca9a3235e447db3c2a0a5" dmcf-pid="PdqlvxrRix" dmcf-ptype="general">이 교수는 “연구는 고분자 나노구조의 형성과 진화를 실시간으로 추적하고 정량 분석했다는 점에서 학술적으로 큰 의미가 있다”며 “특히 결정화 유도 자기조립이라는 복합 현상이 나노구조의 진화에 어떤 영향을 미치는지를 실험적으로 입증함으로써 기능성 나노소재의 새로운 설계 방향을 제시했다”고 설명했다.</p> <p contents-hash="5130f2d0840b02b54b4561893eb9c1cb70c5462372d53ed5c9ced961c8e5c4b7" dmcf-pid="QJBSTMmeeQ" dmcf-ptype="general">논문 제 1저자인 황준호·윤준연 GIST 박사과정생은 "연구는 고분자 자기조립이 일어나는 분자 수준의 원리와 동역학을 정밀하게 규명한 첫 사례다"며 “향후 유기전자, 바이오센서, 약물전달체 등 첨단 기술에 필요한 나노구조를 정교하게 설계할 수 있는 기반이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구에 서명은 KAIST 교수, 조지프 P. 패터슨 미국 어바인 캘리포니아대 화학과 교수가 참여했다. </p> <p contents-hash="d12870bce62d04750810a95948efb9e11827c18f0de73d2561427037bfe18ed3" dmcf-pid="xL9yYdIiJP" dmcf-ptype="general">연구 결과는 국제학술지 매터(Matte)에 12일 온라인 게재됐다. </p> <p contents-hash="af9665d6b823fc9e6d36501f92d40d002f67be8295e7dfc89b85a37e568cebec" dmcf-pid="y1sxRHVZL6" dmcf-ptype="general"><참고자료><br> -DOI: 10.1016/j.matt.2025.102148</p> <p contents-hash="f852e0262636bdd06d1e1a9984cd3d03ed0abd1e4b7553ff07ed4a014100da03" dmcf-pid="WtOMeXf5J8" dmcf-ptype="general">[이채린 기자 rini113@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [트럼프 스트레스] '미국산 아이폰·갤럭시'?…중고폰·중국폰 웃는다 05-26 다음 홍명보호, 월드컵 예선 6월 대표팀 명단 발표...전진우 깜짝 발탁 05-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
