[과기원NOW] 물 분자 3개의 '군무', 양성자 터널링 가속화 한다 外

이병구 기자 2025. 3. 10. 18:04
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■ 울산과학기술원(UNIST)은 신형준 신소재공학과 교수팀이 물 분자의 집단 회전 운동이 양성자 터널링을 강화한다는 사실을 실험적으로 입증하고 연구결과를 지난달 12일(현지시간) 국제학술지 '나노 레터스'에 공개했다고 10일 밝혔다.

양성자 터널링은 양성자(H+)가 에너지 장벽을 넘는 대신 직접 투과하는 양자역학적 현상이다.

연구팀은 물 분자 3개로 삼각형을 만들고 삼각형의 모양 변화를 분석하는 방식으로 양성자 터널링 현상을 규명했다.

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양성자 터널링으로 변화한 물 분자 삼각형의 STM 이미지 및 DFT 계산으로 재현한 물 분자 삼각형의 흡착 구조(왼쪽)와 물 분자의 회전으로 짧아진 수소 결합을 통해 활성화된 양성자 터널링 현상을 보여주는 모식도(오른쪽). UNIST 제공

■ 울산과학기술원(UNIST)은 신형준 신소재공학과 교수팀이 물 분자의 집단 회전 운동이 양성자 터널링을 강화한다는 사실을 실험적으로 입증하고 연구결과를 지난달 12일(현지시간) 국제학술지 '나노 레터스'에 공개했다고 10일 밝혔다. 양성자 터널링은 양성자(H+)가 에너지 장벽을 넘는 대신 직접 투과하는 양자역학적 현상이다. 화학 반응 속도나 유전물질인 DNA 같은 생체 분자의 안정성에 영향을 미친다. 연구팀은 물 분자 3개로 삼각형을 만들고 삼각형의 모양 변화를 분석하는 방식으로 양성자 터널링 현상을 규명했다. 분자를 하나씩 움직여 원하는 모양으로 배치하고 미세한 구조를 파악할 수 있는 장비인 주사터널링현미경(STM)을 활용해 분석했다. 물 분자 삼각형의 모양 관측 외에도, 이론계산 등의 추가 실험도 수행해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 신 교수는 "연구결과는 화학 반응, 촉매, 에너지 변환 과정에서 새로운 반응 조절 기법을 제시할 수 있을 것"이라고 전했다.

■ 포스텍은 10일부터 미래지성아카데미의 미래지성 마스터클래스 '일의 세계 2' 참가 신청을 받는다고 밝혔다. 이번 강연은 4월부터 5월까지 총 6회에 걸쳐 정치, 항공우주, 바둑, 법률, 법의인류학, 콘텐츠 기획 등 분야의 전문가들이 '일'의 의미-를 새롭게 조명하고 각자의 경험을 바탕으로 참가자들에게 새로운 관점과 영감을 선사하도록 기획됐다. 이세돌 전 바둑기사도 연사로 참여한다. 고등학생 이상이면 누구나 무료로 참여할 수 있고 사전 질문 제출 시 강연자의 친필 서명이 담긴 도서 증정 이벤트도 진행된다. 프로그램 신청은 홈페이지(fia.postech.ac.kr)에서 가능하다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05831

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]

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