국내 연구진, 세계 최초 화학 결합 형성 관측 성공

세계 과학계 이목 집중, 영국 네이처지 18일자에 게재

[뉴스토마토 황민규기자] 미래창조과학부 소속 기초과학연구원(IBS)의 나노물질 및 화한반응 연구단이 세계 최초로 원자끼리 만나 분자를 이루는 화학 결합의 순간을 실시간으로 관측하는데 성공했다. 지난 2005년 분자결합이 끊어지는 과정을 밝혀 사이언스지에 논문을 게재한지 10여년만이다.

 

KAIST 이효철 교수가 이끄는 기초과학연구원 나노물질 및 화학반응 연구단은 세계 최초로 원자의 화학결합 순간포착에 성공했다고 22일 밝혔다. 화학결합이 이뤄지는 1조 분의 1초의 찰나를 관측하기 위해 펨토초(1천조 분의 1초) 엑스선 펄스라는 특수광원을 이용해 원자의 구조변화를 엑스선 회절 이미지로 구현해 냈다.

 

연구진은 모든 화학반응의 근본이 되는 원자 간 결합을 관측하기 위해 특수한 광원과 화합물을 이용한 것으로 알려졌다. 원자의 지름은 1억분의 1센티미터이고 화학결합의 순간은 1조 분의 1초정도다. 원자를 감지하려면 빛의 파장이 원자수준으로 짧아야 하는데 이같은 조건을 만족하는 광원은 엑스선 자유전제 레이저에서 얻어지는 펨토초 엑스선 펄스뿐이다.

 

이번 열구 결과는 세계 최고 권위의 과학 저널인 네이처지 2월18일자에 게재되는 등 과학계의 큰 관심을 끌고 있다. 향후 연구진은 단백질의 탄생 순간과 단계별 구조 변화를 밝히는 데 적용할 계획이다. 이를 통해 질병 치료, 신약 개발 등 필요한 기초정보 제공이 가능할 것으로 기대된다.

 

이효철 교수는 "펨토초 엑스선 회절법을 통해 화학결합의 관측 외에도 펨토초 시간대의 분자의 진동, 회전 등을 관측할 수 있을 것"이라며 "이번 연구 과정에서 축적한 기술과 경험을 바탕으로 국내 연구진이 세계 과학계의 흐름을 주도해 나가길 바란다"고 말했다.

 

◇펨토초 엑스선 회절법 실험과정.(사진=미래창조과학부)