KPI뉴스 - 포스텍, 시분해 X선으로 100억 분의 1초 포착…라디칼 위치와 움직임 규명

  • 맑음동두천℃
  • 흐림추풍령17.1℃
  • 맑음양평20.7℃
  • 구름많음천안18.5℃
  • 맑음서울19.4℃
  • 흐림대구21.3℃
  • 흐림남해22.6℃
  • 구름많음정읍19.7℃
  • 맑음수원19.7℃
  • 구름많음태백16.5℃
  • 흐림제주23.5℃
  • 흐림합천21.9℃
  • 구름많음고창군20.0℃
  • 흐림강진군20.4℃
  • 구름많음정선군19.5℃
  • 흐림진주20.7℃
  • 구름많음동해19.8℃
  • 구름많음고창20.9℃
  • 흐림구미20.3℃
  • 흐림순천18.8℃
  • 흐림영덕19.5℃
  • 구름많음세종℃
  • 흐림산청22.6℃
  • 흐림완도20.4℃
  • 흐림포항21.5℃
  • 맑음철원18.1℃
  • 구름많음광주20.6℃
  • 흐림보성군20.5℃
  • 흐림해남20.8℃
  • 흐림충주17.9℃
  • 흐림의령군21.8℃
  • 맑음인제17.9℃
  • 구름많음임실19.4℃
  • 구름많음서청주17.6℃
  • 흐림봉화19.4℃
  • 맑음이천20.6℃
  • 구름많음부산23.7℃
  • 구름많음보령20.6℃
  • 맑음파주18.1℃
  • 흐림북창원23.3℃
  • 흐림서귀포26.1℃
  • 흐림북부산23.8℃
  • 맑음백령도20.3℃
  • 흐림남원20.0℃
  • 흐림여수22.7℃
  • 흐림안동18.5℃
  • 흐림밀양24.1℃
  • 흐림광양시21.8℃
  • 맑음인천19.4℃
  • 구름많음금산19.1℃
  • 흐림제천17.2℃
  • 흐림김해시23.3℃
  • 구름많음흑산도21.7℃
  • 흐림양산시25.2℃
  • 구름많음영광군20.6℃
  • 흐림경주시23.0℃
  • 흐림고흥21.5℃
  • 흐림거제23.1℃
  • 구름많음홍성18.7℃
  • 흐림상주18.9℃
  • 구름많음부안20.8℃
  • 구름많음거창19.9℃
  • 구름많음함양군22.5℃
  • 구름많음강릉19.9℃
  • 흐림영월18.3℃
  • 흐림장흥20.0℃
  • 구름많음부여20.1℃
  • 맑음북춘천18.7℃
  • 흐림창원22.4℃
  • 흐림의성19.5℃
  • 구름많음대관령16.2℃
  • 흐림성산22.7℃
  • 흐림청송군19.2℃
  • 흐림통영24.1℃
  • 흐림영주17.6℃
  • 맑음강화19.9℃
  • 구름많음전주20.9℃
  • 구름많음장수18.0℃
  • 맑음춘천19.3℃
  • 구름많음청주19.2℃
  • 맑음속초19.8℃
  • 맑음홍천18.7℃
  • 구름많음순창군19.8℃
  • 흐림진도군20.9℃
  • 구름많음원주19.6℃
  • 흐림울릉도20.4℃
  • 흐림울산22.6℃
  • 구름많음보은17.8℃
  • 흐림북강릉18.9℃
  • 구름많음서산19.3℃
  • 흐림영천21.7℃
  • 흐림울진19.1℃
  • 흐림군산19.0℃
  • 흐림목포19.5℃
  • 구름많음고산21.8℃
  • 구름많음대전18.7℃
  • 흐림문경17.7℃

포스텍, 시분해 X선으로 100억 분의 1초 포착…라디칼 위치와 움직임 규명

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2026-10-01 09:24:54
효능 높은 신약·고성능 소재, 더 정밀하게 만드는 합성 전략 기초 될 것 기대
연구 성과, 화학 분야 권위지 '미국화학회지(JACS)'에 게재

포스텍 연구팀이 주변 분자의 구조에 따라 라디칼이 머무는 위치와 움직임의 범위가 달라진다는 사실을 초고속 분석을 통해 밝혀냈다.

 

▲ 포스텍 화학과 김경환 교수(왼쪽 사진부터), KAIST 화학과 황승준 교수, 포스텍 화학과 통합과정 이서영 씨. [포스텍 제공]

 

1일 포스텍에 따르면 포스텍 화학과 김경환 교수, 화학과 통합과정 이서영 씨 연구팀이 KAIST 화학과 황승준 교수 연구팀과 공동으로 '라디칼'이 주변 분자와 처음 만나는 순간을 100억분의 1초 단위로 포착해 주변 분자 구조에 따라 라디칼이 머무는 자리와 움직이는 범위가 달라진다는 사실을 밝혀냈다.

 

이번 연구는 화학 분야 권위지인 '미국화학회지(JACS)'에 게재됐다.

 

원자 하나가 어디에 붙느냐에 따라 약의 효능과 소재의 성능은 크게 달라진다. 원하는 자리에서만 반응이 일어나게 조절하는 '선택성'이 신약, 기능성 소재 개발에서 중요한 이유다.

 

'라디칼'은 짝을 이루지 못한 전자를 가진 분자로, 새로운 결합을 만드는 데 유용하지만 반응성이 강해 다루기 어렵다. 촉매 주변 환경을 바꾸면 반응 결과가 달라진다는 것은 알려졌지만 주변 분자가 라디칼을 어디에 머물게 하고 어느 쪽으로 움직이게 하는지는 너무 순식간이라 확인하기 어려웠다.

 

연구팀은 분자의 움직임을 아주 짧은 간격으로 나눠 찍는 '시분해 X선 용액 산란(TR-XSS)' 기법을 활용했다.

 

▲ 시분해 X선 용액 산란을 통해 규명한 요오드 라디칼-아렌 접촉복합체의 구조와 움직임 모식도. [포스텍 제공]

 

연구팀은 일본 고에너지가속기연구기구(KEK)에서 방사광가속기 시설을 이용해 요오드 분자를 '벤젠'과 '메시틸렌'에 각각 녹인 뒤 레이저로 쪼개 라디칼을 만들고 시간차를 두고 X선을 쪼였다.

 

그 결과 100억분의 1초 만에 라디칼이 주변 분자와 맞닿은 '접촉복합체'가 이미 만들어져 있음을 확인했다.

 

두 용매에서 라디칼의 행동은 뚜렷하게 달랐다. 육각형 고리 모양의 벤젠에서 라디칼은 고리 가장자리에 자리 잡고 회전목마를 타듯 고리 둘레를 빠르게 오갔다.

 

반면 벤젠 고리에 '메틸기'라는 곁가지 세 개가 붙은 메시틸렌에서는 곁가지가 없는 방향에 모여 좁은 범위에서만 움직였다. 주변 분자의 작은 구조 차이가 라디칼의 자리는 물론 다닐 수 있는 '길'까지 바꾼 것이다.

 

이번 연구는 라디칼 반응을 이해할 때 얼마나 안정하게 머무는지뿐 아니라 어디에 자리 잡고 어느 방향으로 움직이는지도 함께 살펴봐야 한다는 관점을 제시했다.

 

주변 환경을 잘 설계하면 라디칼을 원하는 자리로 안내해 필요한 반응만 골라 일으킬 수 있다. 효능 높은 신약과 고성능 소재를 더 정밀하게 만드는 합성 전략의 기초가 될 것으로 기대된다.

 

김경환 교수는 "앞으로 실제 합성에 쓰이는 반응물로 연구를 넓혀 원하는 반응을 이끄는 분자 환경 설계에 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]