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[IT뉴스]포스텍, 나노크기 튜링 패턴 금속 초매 세계 최초 합성
온카뱅크관리자
조회:
17
2025-12-01 08:27:30
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="3GjlU1YCDq"> <p contents-hash="d8336a0408441bff0fee789deb92a307d4071690805fdaa92ee6c55b66e43d34" dmcf-pid="0HASutGhsz" dmcf-ptype="general">자연에서는 동물 피부 무늬나 화학 반응에서 저절로 규칙적인 패턴이 만들어진다. 이를 '튜링(Turing)' 패턴이라고 부른다. 하지만 금속은 원래 둥근 공 모양으로 뭉치려는 성질이 있어서, 눈에 보이지 않을 만큼 작은 크기에서 이런 무늬를 만들기가 거의 불가능했다.</p> <p contents-hash="21b0eb2124c9417bb16ce9ac17688e7e6bf2c2d29441d9b695ed4ee025660635" dmcf-pid="pXcv7FHlO7" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH) 화학과 이인수 교수, 박사과정 홍유림 씨, 니티 쿠마리 연구교수, 앙쿠르 마지 박사후연구원 연구팀이 미로처럼 구불구불한 그물 모양의 초소형 '튜링 패턴' 금속 촉매를 세계 최초로 만들었다. 머리카락 굵기의 10만분의 1 크기인 이 촉매는 여러 물질을 섞어 새로운 물질을 만드는 복잡한 화학반응에서 99%까지 성공률을 보였다. 이 연구는 최근 <span><strong>미국화학회지(JACS)</strong></span>에 실렸다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b2d8810c092c7b51bf054e4536b7972f4fb8e46efbc99a385f52f1607ad4e4b2" dmcf-pid="UZkTz3XSIu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이인수 포스텍 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/01/etimesi/20251201082147625dbzl.jpg" data-org-width="442" dmcf-mid="tfQqJQV7mb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/01/etimesi/20251201082147625dbzl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이인수 포스텍 교수 </figcaption> </figure> <p contents-hash="3cc1c8e6c610fb409c05c3c261036ca9d1a5c1b22b034d5ed73b21c2de7b5573" dmcf-pid="u5Eyq0ZvwU" dmcf-ptype="general">연구팀은 실리카로 된 매우 얇은 '속 빈 막'을 작은 방처럼 이용했다. 이 방 안에서 팔라듐(Pd) 이온과 계면활성제가 스스로 줄을 맞추며 자리를 잡도록 유도, 주기적인 줄무늬가 있는 2차원 팔라듐 금속망을 완성했다. 이 구조는 '미로 지도'처럼 규칙적으로 연결돼 있어 반응물이 길을 잃지 않고 움직일 수 있다. 실리카 껍질이 금속망을 단단히 감싸고 있어 쉽게 뭉치거나 부서지지 않는 것도 특징이다.</p> <p contents-hash="51c085ec39c4e411534d6db9061816294bc390adf8da81db94a971569b8f83b9" dmcf-pid="71DWBp5Twp" dmcf-ptype="general">화학 공장에서 여러 원료를 섞어 새로운 물질을 만들 때 원료가 세 가지 이상이면 반응이 복잡해져서 실패하기 쉽다. 각 원료가 제때 만나야 하는데, 기존 촉매로는 이를 조절하기 어렵기 때문이다. 하지만 이번에 만든 팔라듐 나노 메쉬 촉매는 미로형 구조 덕분에 반응물과 중간체가 촉매 표면 안에서 잘 모이고, 이동 경로도 정리된다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cede804962e1a26a5d1b80d5a457adc3d927a1d9ec02a72f9f3b56db5f77e0b5" dmcf-pid="ztwYbU1yw0" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="Turing Pd 나노메쉬를적용한 다성분촉매 반응" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/01/etimesi/20251201082148910ppjo.jpg" data-org-width="486" dmcf-mid="FHht8Ku5DB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/01/etimesi/20251201082148910ppjo.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> Turing Pd 나노메쉬를적용한 다성분촉매 반응 </figcaption> </figure> <p contents-hash="894cb550922950378a072aa274c09b500d373a72a63d1e4fc4105accb32133ef" dmcf-pid="qD6avOEoD3" dmcf-ptype="general">그 결과 결합을 형성하는 여러 반응에서 95~99%라는 매우 높은 수율을 기록했다. 되도록 잃지 않고 그대로 제품을 만들어 내는 셈이다. 반응성이 낮은 원료를 써도 60~70% 이상의 의미 있는 수율을 보이는 등 활용 범위도 넓다.</p> <p contents-hash="2f40b5b96bc75130c6e0868c5dfb98ef854f3493062a9e2aac59fec840c1ff16" dmcf-pid="BwPNTIDgEF" dmcf-ptype="general">이 촉매는 한 단계 반응을 끝낸 뒤, 같은 장치에서 바로 다음 반응으로 넘어가는 '원팟(one-pot) 반응'에서도 뛰어난 성능을 보였다. 예를 들어 첫 단계에서 알키닐 케톤을 만들고, 이어 수소를 넣어 필요한 부분만 살짝 바꾸는 '부분 수소화'까지 한 번에 진행할 수 있다. 불 세기와 시간을 조절해 스테이크를 레어·미디엄·웰던으로 나누듯, 촉매 표면 상태나 조건에 따라 어느 결합까지만 반응을 유도할지 세밀하게 조절할 수 있게 된 것이다. 이는 정밀 화학 분야에서 매우 중요한 능력이다.</p> <p contents-hash="d010f8e437a310ee81d22533dbf6d512e242ee78168c618574216ae6d136adc8" dmcf-pid="brQjyCwaDt" dmcf-ptype="general">이번 연구의 핵심은 자연에서 나타나는 무늬 생성 원리인 '반응-확산'을 나노 금속 성장에 그대로 옮겼다는 데 있다. 연구팀은 금속이 자랄 때의 활성-억제 균형을 조절해 규칙적인 패턴을 만들었고, 이를 실리카 껍질로 고정해 안정적인 촉매를 완성했다.</p> <p contents-hash="ecc59bbbe7ef2fc1a6c0edc00d07b22dccdc60cca3e5f4b7e974d960b62e4ec8" dmcf-pid="KmxAWhrNs1" dmcf-ptype="general">이 방식은 팔라듐(Pd)뿐 아니라 다른 금속에도 적용할 수 있고, 다성분 반응 외의 여러 정밀 합성에도 확장될 수 있는 설계 원리를 보여준다. 복잡한 화학 공정을 더 단순하고 효율적으로 만들 수 있는 기반 기술이라는 점에서 의미가 크다.</p> <p contents-hash="f8e2fcb20a63fc1731a144fa7cf60addbd7fb641691d9380c6635f682666842b" dmcf-pid="9sMcYlmjD5" dmcf-ptype="general">이인수 교수는 “자연의 무늬 형성 원리를 눈에 보이지 않는 크기의 금속에 만든 첫 사례”라며 “이 방법은 다른 금속에도 쓸 수 있어 더 좋은 촉매를 만드는 새 길을 열었다”라고 말했다.</p> <p contents-hash="6e81aef8b30978d8abfee5ffec366ccd7d51a7d5a76eafcae9302e70ede7c5ae" dmcf-pid="2ORkGSsArZ" dmcf-ptype="general">한편, 이번 연구는 교육부의 자율중점 대학중점연구소 사업, 창의도전연구기반지원사업, 기초과학연구역량강화사업의 지원을 받아 수행하였다.</p> <p contents-hash="4cad68b4bf0592d831db2d15fdbb663b80caae04a5c3a6b27d8174ad5e468beb" dmcf-pid="VIeEHvOcrX" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>
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