한양대학교  응용화학과  분자고체 연구실

Laboratory of Molecular Solids

Department of Applied Chemistry, Hanyang University ERICA

Research     Members     Lectures     Boards     Gallery

 

 

Research Interests

Publications

Commentary

       IC 2007

   JACS 2007
    
Highlight!

      IC 2008

Home

 

      전통 문양을 닮은 다공성 골격구조 - 두 종류의 위상 이성질체 (Topological isomers)

 

분자와 원자를 재조합하여 어떤 물질을 - 지적인 호기심을 자극하는 것이든, 실생활에 관련된 것이든 - 새로이 만들어 내는 습관은 화학자의 큰 미덕으로 여겨지며, 그 과정에서 화학자는 종종 뜻하지 않은 곳으로부터 암시와 영감을 얻곤 한다.

 

         

                

                  마곡사 대광보전에서 볼 수 있는 두 종류의 문살 문양과 그 문양을 정확히 닮은

                  다공성 결정물질의 엑스선구조.

 

아연 이온 (Zn2+)은 선형 다이카르복실 (bdc) 및 다이아민 (dabco) 리간드와 자기조립하여 사방격자 모양의 삼차원 골격구조를 형성하는 것으로 알려져 있었다 (Publications의 26, 27번 논문. 아래 그림의 ZBDt). 하지만, 똑같은 금속과 리간드가 동일한 비율로 자기조립하여 전혀 새로운 종류의 골격구조를 형성한다는 것이 최근 본 연구실에서 발견되었다 (아래 그림의 ZBDh).

      

          [Zn2(O2C)4] Paddlewheel 단위가 선형 리간드로 연결되어 두 종류의 골격을 이루는 개념도.

 

동일한 화학식을 가지면서도 위상기하학적 구조가 다른 이 두가지 물질은 모두 60 % 이상의 기공율과 2000 m2/g 이상의 높은 비표면적을 갖는 것으로 밝혀졌다 (피겨스케이팅 경기가 벌어지는 아이스링크의 넓이가 1800 m2이다). 합성 조건의 미묘한 변화에 따라 이 두가지 물질을 선택적으로 합성할 수 있다는 것은 놀라우면서도 중요한 발견이다. 이 방법이 일반화되면 쉽게 구할 수 있는 한 종류의 시료로부터 중요한 기능을 하는 여러 종류의 다공성물질을 얻을 수 있기 때문이다.

위의 두 가지 물질 모두 열적으로 안정하며, 매우 높은 수소저장능력 (~ 2 wt% at 78 K, 1 atm)을 가지고 있다. 특히, 이번에 발견한 ZBDh 골격의 경우 크기가 다른 두 종류의 기공이 존재할 뿐 아니라, 골격 자체의 반데르발스 표면을 제외한 지름이 15 Å 에 이를 정도로 매우 큰 기공을 가지고 있다.

                

               (a) 원근법으로 보인 ZBDh 골격의 엑스선 구조. (b) 두 종류의 기공을 확대한 모습.

  (c) 기공의 연결 통로를 측면에서 바라본 모습. 그물로 나타낸 것은 골격의 반데르발스 표면에 해당한다.

 

 

따라서 이번에 새로이 합성한 골격구조는 물리흡착을 통한 기체의 저장 뿐 아니라, 새로운 기능성을 부여하기 위하여 외부의 손님분자를 담지하는 연구의 가능성을 한층 높히는 역할을 하였다. 이와 관련된 연구가 이미 본 연구실에서 진행되고 있다.

본 연구는 한국학술진흥재단과 한양대학교로부터 연구비를 지원받았으며, 연구 참여 학부생인 문주미 학생을 제2저자로 하여 미국화학회 (ACS)에서 발간하는 저명 학술지 Inorganic Chemsitry에 2007년 5월 속보로 게재되었다.

   

 


Department of Applied Chemistry, Hanyang University

55 Hanyangdaehak-ro, Ansan 15588, Republic of Korea

Phone +82-31-400-4225