김종구 기초과학연구원(IBS) 선임연구원은 과학기술정보통신부에서 열린 브리핑에서 이같이 연구성과 활용을 기대했다.
IBS는 이효철 나노물질·화학반응 연구단 부연구단장 연구팀이 원자가 결합해 분자가 탄생하는 모든 과정을 실시간으로 관찰했다고 24일 밝혔다.
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김종구 선임연구원은 “원자의 움직임을 추적 관찰해 상세한 메커니즘을 알아내기 위해 분자결합이 끊어지는 순간(2005년)과 화학결합을 통해 분자가 탄생한 순간(2015년) 분자의 구조를 원자 수준에서 관측해 왔다”며 “이를 기반으로 올해 원자들의 재배치를 실시간으로 관찰하는데 성공했다”고 설명했다.
연구팀은 우선 기존보다 더 빠른 움직임을 보도록 향상시킨 실험기법과 구조 변화 모델링 분석기법으로 세 개의 금 원자로 이뤄진 화합물인 금 삼합체 분자의 형성과정을 관찰했다. 그 결과, 세 개의 금 원자를 선형으로 잇는 두 개의 화학결합이 동시에 형성되는 것이 아니라, 한 결합이 35펨토초 만에 먼저 빠르게 형성되고, 360펨토초 뒤 나머지 결합이 차례로 형성된다는 사실을 알아냈다.
원자들은 화학결합 형성 이후 같은 자리에 머물지 않고 원자 간 거리가 늘어났다가 줄어드는 진동 운동을 하고 있는 것으로 확인됐다.
김 선임연구원은 “앞으로 단백질과 같은 거대분자에서 일어나는 반응뿐만 아니라 촉매분자의 반응 등 다양한 화학반응의 진행 과정을 원자 수준에서 규명할 계획”이라면서 “몸속에서 일어나는 생화학적 반응들의 메커니즘을 밝혀낼 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’ 온라인판에 25일 0시자로 게재됐다.