인공 광합성에 더 가까이…전하 저장하는 분자 개발

작성일 08-25

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         <section dmcf-sid="8mCmVA6FiE">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ba77b90dcc9148a83946d0fa9b178510bddbce93dbe77ec3ca58717cc6a784e4" dmcf-pid="6shsfcP3dk" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="올리버 S. 웽어 스위스 바젤대 화학과 교수 연구팀이 개발한 특수 분자 이미지. 바젤대 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825180143931obwj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="4uneZ8FOdD" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/25/dongascience/20250825180143931obwj.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            올리버 S. 웽어 스위스 바젤대 화학과 교수 연구팀이 개발한 특수 분자 이미지. 바젤대 제공.
           </figcaption>
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          <p contents-hash="345afe30866a1dcf1f8675e2b0d8a03f35881f3e41ecb8c0e1ef4c3dfae02825" dmcf-pid="POlO4kQ0ic" dmcf-ptype="general">식물이 태양 빛에너지를 화학에너지로 바꾸는 과정을 광합성이라 부른다. 결과물인 포도당은 생명활동에 필요한 에너지에, 산소는 호흡에 활용된다. 과학자들이 인공 광합성 연구에 중요한 전환점이 될 특수 분자를 개발했다. 빛을 받으면 2개의 양전하와 2개의 음전하를 저장하는 특수 분자다. </p>
          <p contents-hash="081d710dff760d087d3cb46fe4df6a6786dbe4932fce77676bcc75eed236914a" dmcf-pid="QdLd563IdA" dmcf-ptype="general">올리버 S. 웽어 스위스 바젤대 화학과 교수 연구팀은 빛을 받아 동시에 두 개의 양전하와 두 개의 음전하를 저장할 수 있는 특수 분자를 개발하고 연구결과를 국제학술지 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)'에 25일(현지시간) 발표했다.  </p>
          <p contents-hash="7beea4b319225871b21d628b3320b1725aa0a52a4a39bae8375e20609f690517" dmcf-pid="xJoJ1P0Cnj" dmcf-ptype="general">연구팀은 이런 자연 광합성의 원리를 모방하는 인공 광합성 연구를 진행했다. 인공 광합성은 빛에너지를 이용해 이산화탄소나 물로부터 수소나 메탄올 같은 유용한 연료를 얻는 과정이다. </p>
          <p contents-hash="a316b9390027b2bd44825ad95d3c704320f54c726f945dc3ad702287b1b68b9a" dmcf-pid="yXtXLvNfdN" dmcf-ptype="general">인공 광합성을 제대로 구현하려면 화학반응에 필요한 전하를 안정적으로 분리하고 저장하고 이동시켜야 한다. 전하는 느리게 이동하거나 이동하는 과정에서 정공과 만나 금세 소멸하기도 한다. 유용한 연료를 얻는 반응에 필요한 충분한 전하를 얻기가 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="b83833fa12c27e32dd91f69c621cb74bca5783caf9829c601f14ae59631ff707" dmcf-pid="WZFZoTj4ea" dmcf-ptype="general">웽어 교수 연구팀은 새로운 방식으로 기존 기술의 한계를 돌파했다. 햇빛 강도에서도 작동 가능한 분자를 설계해 두 번의 빛 자극만으로 네 개의 전하(양전하 2개, 음전하 2개)를 동시에 저장하는 데 성공했다. 인공 광합성 전체 과정을 완성하는 데 필요한 중요한 퍼즐 조각이 맞춰졌다는 평가다. </p>
          <p contents-hash="a5be8cbef3a035e0afa277f3fba65cc88925b650e9092550c12ad91bb5f8d775" dmcf-pid="Y535gyA8Jg" dmcf-ptype="general">연구팀은 두 번의 빛 자극으로 전하를 축적하는 방식을 택했다. 첫 번째 빛이 닿으면 양전하와 음전하 하나씩이 생성돼 분자의 양 끝에 저장된다. 이어 두 번째 빛이 닿으면 같은 반응이 반복돼 최종적으로 두 개의 양전하와 두 개의 음전하가 모인다.</p>
          <p contents-hash="203cb9b03babe6d9b934105be6d450954b0e10f484709558e6a95051acda6015" dmcf-pid="G101aWc6do" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 실제 햇빛과 비슷한 세기의 약한 빛에서도 작동한다는 점에서 의미가 크다. 저장된 전하는 충분히 오래 안정적으로 유지돼 물 분해나 이산화탄소 환원 같은 연료 합성 반응에 활용될 수 있다.</p>
          <p contents-hash="1c659ceb38c59929e65e0a9b39c47e9e5096a1b472c967511ae4bb574f22c2d6" dmcf-pid="HtptNYkPML" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 특수 분자는 일종의 ‘분자 배터리’로, 햇빛을 받아 전기를 일시적으로 저장할 수 있는 구조를 갖추고 있다. 연구팀은 이렇게 저장된 전하를 활용하면 물을 분해해 수소를 얻고, 이를 바탕으로 친환경 휘발유나 메탄올과 같은 합성 연료를 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다.</p>
          <p contents-hash="1e74c6e6a32c8e3797a63dff9618781cf7a5914bb63873bd4cfc43184eb873ce" dmcf-pid="XFUFjGEQnn" dmcf-ptype="general">웽어 교수는 “아직 완전한 인공 광합성 시스템을 구현한 것은 아니지만 중요한 퍼즐 조각을 찾아냈다”며 “이번 연구가 지속가능한 에너지 미래로 가는 새로운 가능성을 열어주길 기대한다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="36b276abef69024cf3393d5017d7e39cb67e8d507d47af2baf14221e7f5bfc17" dmcf-pid="Z3u3AHDxRi" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1038/s41557-025-01912-x</p>
          <p contents-hash="0458bb0893726e9970b1a515b50105c94a1dbd0576cdae7afd1ac2a914213f3c" dmcf-pid="5070cXwMiJ" dmcf-ptype="general">[정지영 기자 jjy2011@donga.com]</p>
         </section> 
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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