[더테크 뉴스]  국내연구팀이 초고민감도 분자인 카이랄성 측정 기술을 국내 최초로 개발했다. 

과학기술정보통신부는 15일 서울대학교 남기태 교수, 고려대학교 이승우 교수, 박규환 교수로 구성된 공동연구팀이 카이랄 나노 입자 기반 빛-물질 간 상호작용에 대한 새로운 물리 현상을 발견해 이를 생체 분자 및 그들의 카이랄성 분석에 성공적으로 응용했다고 밝혔다.  연구의 성과는 네이처(Nature, IF 69.504)에 15일 게재됐다. 

카이랄 금 나노 입자 배열 기반의 초고민감도 분자 카이랄성 분석은 다양한 생체 분자, 화학 약품, 의약품의 카이랄성 분석 등에 이용될 수 있다. 생체 재료 합성 및 물질 분석이 중요한 분석학, 진단학, 약학 등 다양한 산업뿐만 아니라 화학, 생물학, 물리학 등 기초 학문 분야에도 큰 파급력을 미칠 것으로 보인다.

자연계에 존재하는 모든 생명체들은 그들이 가진 구조와 그들을 이루는 재료에 따라 빛과 특이적인 상호작용을 가진다. 여기서, 연구팀은 다양한 생체 분자의 구조적 특징으로 인한 빛-물질 간 상호작용 중 ‘카이랄성’에 의한 분자의 원편광 특이적 상호작용에 대한 연구를 진행했다.

분자의 카이랄성은 서로 반대 방향으로 회전하는 두 원편광에 대한 상호작용의 차이를 통해 분석될 수 있으나 분자와 빛의 크기 불일치로 인해 빛-물질 간 상호작용이 충분히 크지 않아 분석에 고농도의 시료가 필요하고 측정 시간이 오래 소요되는 등 극명한 한계가 많았다.

연구팀은 이러한 문제에 대한 돌파구를 카이랄 금 나노 입자의 2차원 조립 구조에서 보이는 새로운 물리현상에서 발견했다. 연구팀이 활용한 카이랄 금 나노 입자는 고유의 기하 구조로 인해 입사되는 원편광과 공진하여 원편광을 나노 입자 근처에서 효율적으로 제어할 수 있다.

나노 입자가 배열된 2차원상에 카이랄 분자를 도입하여 원편광과 카이랄 분자간의 상호작용을 성공적으로 극대화시켜 기존 광학계의 카이랄성 검출 한계를 뛰어넘는 카이랄성 민감도를 달성했다. 

또한, 카이랄 금 나노 입자의 배열로 비롯된 카이랄 신호 증폭이 가시광을 포함한 영역대에 존재한다는 사실에 주목하여 특별한 도구 없이 분자의 카이랄성을 구분할 수 있는 육안 기반 카이랄성 감지기를 제시하는데 성공했다. 

서울대학교 남기태 교수는 “대한민국 연구진이 함께 새로운 학문 분야를 개척하고 있다는 것에 자부심을 느끼며, 새로운 소재 개발 등 후속 연구를 통해 초격차 기술을 기반으로 한 새로운 사업을 탄생시키고자 한다”고 전했다.