다시 주목받는 나노과학

    

2010년, ‘나노과학’이 다시 화제가 될까. ‘사이언스’(1월 1일 자)는 도넛과 그 안에 든 공 모양의 분자구조를 표지로 선정했다.

표지를 장식한 분자구조는 3.6nm(나노미터, 1nm=10억분의 1m) 크기의 금속산화물이다. 새로 발견된 나노 구조라면 사이언스의 2010년 첫 표지로는 조금 식상할 수 있다.

다행히 이 표지는 완성된 구조가 아니라 ‘자기조립(self-assembly)으로 완성되는 중’인 구조다. 즉 “이제껏 베일에 싸여있던 자기조립 현상의 메커니즘이 밝혀졌다”는 사이언스의 ‘신년 메시지’인 셈이다.

자기조립은 원자를 인위적으로 조작하지 않아도 서로 반응해 스스로 분자구조를 이루게 하는 방법이다. 원자 하나하나를 제어해 원하는 분자구조를 만드는 것은 거의 불가능하기 때문에 나노 크기의 분자 구조를 만들 때 주로 사용돼 왔다.

하지만 일정 조건을 만들면 특정한 분자구조가 저절로 나타난다는 것만 알려졌을 뿐 ‘왜’ ‘어떻게’ 만들어지는가는 미스터리였다. 그 미스터리 중 ‘어떻게’에 대한 일부분을 영국 글래스고대 연구팀이 밝혔다. 

연구팀은 몰리브덴 150개로 이뤄진 도넛 모양의 나노 구조를 만드는 중 도넛 모양이 나타나기 전에 도넛 구멍 크기의 공 모양의 분자구조가 생성되는 것을 발견했다. 공 모양의 분자구조는 몰리브덴 36개로 이뤄졌다.

공 모양의 분자구조는 자신 주위에 몰리브덴을 결합시켜 몰리브덴 186개로 이뤄진 구조를 만든 뒤 자신만 쏙 빠져나왔고 남은 분자구조는 도넛 형태가 됐다.

빠져나온 구조는 다시 자신 주위에 몰리브덴을 결합시키는 과정을 시작했다. 다음번 도넛 구조는 공 모양의 분자구조가 만들어지는 시간이 생략돼 생성 속도가 단축됐다. 자기조립 속도를 높이는 가속 페달이 된 셈이다.

이 연구, 2010년 나노 과학의 발전 속도를 높이는 가속 페달도 될 수 있을까? 사이언스 1월 1일자는 그렇게 믿은 것 같다.

출처: THE SCIENCE