▲ 김태규 교수

부산대 김태규 교수 연구진이 엑스선 분광법을 이용해 초고속 카메라로 촬영하듯이 분자의 움직임을 관찰하여 빛에 의해 이성질체로 변하는 화학반응 과정을 밝혀냈다.

김태규 교수(부산대학교) 연구팀은 엑스선 분광법을 이용해 루테늄(Ru) 기반 물질의 광 변색 과정을 규명했다고 한국연구재단은 밝혔다.

연구진은 루테늄(Ru) 기반 물질의 광 변색 과정을 밝혀내기 위해 레이저 기술과 엑스선 분광법을 결합했다.

레이저 기술은 다양한 분자 및 전자 구조를 관찰하기 위해 활용되어 왔다. 여기에 1초에 1조번 이상 촬영할 수 있는 엑스선을 결합하여 분자의 움직임, 전자의 재배치 과정에 대해 보다 정확한 정보를 획득해냈다.

이를 통해 연구팀은 루테늄(Ru) 기반 화합물의 광 변색 이성질체 반응 경로를 규명했다. 이는 화합물이 빛을 흡수한 뒤 분자의 특정 구조에 변화가 일어나서 색이 바뀌는 현상이다.

특히 광 변색 화학반응이 단일 경로였던 기존 연구결과와 다르게, 두 종류의 반응 경로가 경쟁적으로 일어난다는 것을 밝혀냈다. 또한 이 과정에서 발생하는 중요한 반응 중간체를 발견하여 학계에 보고했다.

김태규 교수는 “루테늄(Ru)은 광 스위치 소자 및 태양광 전환 소재 등 기능성 소재에 자주 활용되는 원자로써, 이 원자의 흡수에너지 영역에서 엑스선 분광 측정에 성공한 것은 최초”라며 “이 연구에서 개발된 엑스선 분광법을 바탕으로 다양한 에너지 소재의 작동 과정을 규명할 수 있을 것“이라고 말했다.

이 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 5월 18일자 논문으로 게재되었다. (논문명:Transient Metal-Centered States Mediate Isomerization of a Photochromic Ru-Sulfoxide Complex)