분자 설계 혁신: 생체 모방 이중 나선에서 스위칭 가능한 키랄성 공개

Seoul도쿄과학대학의 연구자들이 새로운 유형의 분자인 이중 나선형 단일 금속 폴다머를 개발하여 중요한 발견을 했습니다. 이 분자들은 형태를 변화시킬 수 있어 매우 유용하며, 안정적이고 쉽게 조절할 수 있습니다. 이 발견은 조정 가능한 특성을 가진 재료를 만들거나 새로운 분자 정보 처리 시스템을 개발하는 등 다양한 새로운 활용 가능성을 열어줄 수 있습니다.

이 혁신은 나선형 구조의 중심에 단일 금속 이온이 있는 복합체를 포함합니다. 이 구조는 사용되는 용매에 따라 왼쪽이나 오른쪽으로 감기는 방향을 변경할 수 있습니다. 이러한 능력은 외부 조건에 따라 특정한 키랄 특성을 가진 재료를 생성할 수 있게 해줍니다.

이 모노메탈로폴더머의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 비대칭 용매에 반응하여 헬리시티의 전환이 가능
• 높은 안정성과 조정 가능성
• 키랄 특성의 복제와 전달 가능성

이 발견은 키랄 물질 연구에 있어서 중요한 진전을 의미합니다. 기존의 나선형 분자는 특히 제어된 방식으로 쉽게 방향을 반전시킬 수 없습니다. 이번 발견은 DNA와 유사하지만 아마도 더 나은 특징을 가진 복잡한 구조를 관리하는 새로운 방법을 제시할 수 있습니다.

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가와이 히데토시 교수와 그의 연구팀은 L자 모양의 유닛으로 이루어진 가닥을 이용해 나선 구조를 만들었다. X선 결정학을 통해 이러한 구조가 중심에 아연 양이온을 포함한 이중 나선을 형성한다는 것을 확인했다. 연구 결과에 따르면 이 나선들은 높은 온도에서 풀렸다가 낮은 온도에서 다시 접히며 동적 안정성을 보이는 것으로 나타났다.

이 연구 결과는 실용적인 활용 가능성을 지니고 있습니다. 비극성 용매인 톨루엔, 헥산, 에틸 에터에서는 나선 구조가 왼쪽 방향(M-형)으로 형성됩니다. 아세톤이나 DMSO 같은 루이스 염기성 용매에서는 나선 구조가 오른쪽 방향(P-형)으로 바뀝니다. 나선의 한 가닥에 키랄 사슬을 첨가하면 비키랄 가닥에도 이 키랄성이 전달되어 키랄 신호가 더 강해집니다.

이 회절 전환 및 전송 능력은 여러 흥미로운 사용 가능성을 제시합니다:

• 고급 회절 센서의 제작
• 전환 가능한 광학적 특성을 가진 소재의 개발
• 분자 정보 처리 시스템에 대한 혁신적인 접근법

분자의 형태를 제어하는 것은 자연의 시스템과 유사한 조직된 시스템을 만드는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 재료과학과 합성 생물학의 발전으로 이어질 수 있습니다. 이 발견은 자연 DNA만큼 잘 작동하는 인공 분자 시스템을 만드는 데 중요한 단계입니다.