명지대학교(총장 유병진) 화학공학과 염봉준 교수가 미국 미시간대학교 김윤섭 박사, 니콜라스 코토브(Nicholas Kotov) 교수팀과 자기조립(Self-Assembly) 현상을 이용한 3차원 카이럴 나노복합체(3D Chiral nanocomposites)를 개발했다. 해당 연구성과는 소재분야 학술지인 Nature Materials 온라인판에 게재됐다.

3차원 카이럴 나노복합체란 서로 마주보는 거울상의 형태를 지니는 나노크기의 물질을 일컫는다. 왼손 구조와 오른손 구조가 존재하는데 이때 물질들은 조성은 같지만 각자가 독특하게 원편광된 전자기장과 상호작용을 해서 ‘카이로옵틱(Chiroptical)’한 성질을 지니게 된다. 기존의 연구에서는 나노구조가 주로 액상에 분산된 상태로 제조되어 소자로 적용이 어려웠을 뿐 아니라 복잡한 제조과정과 고비용에 의해 응용에 한계가 있었다.

연구에서는 눈에서 볼 수 있는 매크로 수준의 카이럴리티(Chirality)를 나노 수준으로 전사하는 지금까지 볼 수 없었던 혁신적인 방법을 이용해 이와 같은 단점을 극복했다. 비대칭적인 기계적 응력을 이용해 복합체 내부의 나노입자들의 자기조립을 유도했고 이를 통해 고체 박막 상에서 3차원 형태의 카이럴 구조를 가지도록 제조했다.

이번 연구결과로 차세대 광학소자를 위한 완전렌즈나 편광필름, 클로킹 현상을 일으키는 메타물질의 개발 뿐만 아니라, 초고감도 바이오센서의 제작과 순수이성질체 합성 및 분리를 위한 제약 분야에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

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