| 중국과학원 화학연구소 산소자유기 기초연구 성과 | ||
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 산소자유기(oxygen free radical)는 화학반응과정에 발생하는 대표적인 중간체로 대기, 화학, 생명 등 과정에 광범위하게 존재하지만 산소자유기를 포획하거나 연구하기는 매우 힘들다. 국가자연과학기금위, 중국과학원, 과기부의 지원을 받아 화학연구소 분자동적정적구조실험실의 연구원들은 다음과 같은 새로운 구상을 내놓았다. 즉 산소자유기를 만들어 특정 분자구조 기능단에 접목시킨 다음, 기능단 구성, 사이즈, 전자구조 등 요소를 조절제어하는 수단으로 산소자유기의 구조와 반응성을 인식한다는 관점이다. 최근 연구원은 미국 Accounts of Chemical Research의 초청을 받아 산소자유기에 관한 화학연구총론을 작성하여 발표했다(Acc. Chem. Res. 2012, 45, 382). 연구원은 우선 ‘산소결함지수’라는 정의를 내리고 금속산화물 기능단을 분류해야 한다는 관점을 내놓았으며(Theor. Chem. Acc. 2010, 127, 449), 실험을 통해 그중 한개 유형의 기능단(지수가 1인 기능단)이 산소원자 자유기를 반응활성중심으로 하여 메탄 등의 매우 안정된 소분자와 실온에서 화학반응을 일으키는 현상을 발견하였다(Chem. Commun. 2010, 46, 1736). 또한 산소분자가 흡착된 단일전자의 이동이 산소자유기가 자발적으로 발생하는 중요 메커니즘임을 발견하였다(J. Phys. Chem. A ,2010, 114, 10024; 2011, 115, 10245). 2차원 복합산화물 기능단에 대한 연구를 통해 일부 기능단 중에서 산소자유기와 전형원소 알루미늄(Chem. Eur. J. 2011, 17, 3449), 규소(J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 12271; Chem. Eur. J. 2010, 16, 11463 / VIP article), 인(Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 12223)과는 산화물을 형성하는 반면에 전이금속원소 바나듐과는 결합을 형성하지 않는 다는 점을 발견하였는데, 이는 V2O5/Al2O3, V2O5/SiO2 등 촉매제 중의 담체 성분도 가능하게 계면화학반응에 참여할 것이라는 것을 나타낸다. 산소자유기의 반응성에 대한 심층 연구를 통해 기능단에 위치한 산소자유기의 국부 스핀밀도분포(Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3984; J. Phys. Chem. C. 2011, 115, 13329)와 국부 전하분포(Chem. Eur. J. 2011, 17, 11728)가 자유기와 일산화탄소, 올레핀 등 분자와의 반응속도에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있다는 점을 발견하였는데, 이는 산소자유기와 안정된 소분자와의 반응활성과 선택성을 조절제어하기 위한 이론기초를 다져놓았다. |
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