[대전타임뉴스=홍대인 기자] 충남대학교(총장 이진숙) 분석과학기술대학원 박인혁 교수팀이 한양대 유효종 교수팀과 함께 삼중가닥 나선형 빌딩블록을 이용해 라세믹 금속 초분자 케이지 3종을 아이소프탈산염 유도체의 변화에 따라 합성하고 그 구조를 규명하는 데 성공했다.

이번 연구 결과는 결정학 분야에서 최상위의 저널인 국제 결정학연합의 학술지 ‘Journal from the International Union of Crystallography’(IF: 5.588, JCR 상위 7.7%) 5월호 표지논문으로 게재됐다. (논문 제목: Hierarchical packing of racemic metallo­supramolecular cages with Ni(II)-based triple-stranded helicate building blocks)

현재 금속 초분자 케이지에 대한 키랄성 연구는 키랄 인식, 비대칭 촉매 작용, 거울상 이성질체 분리 등의 잠재력으로 인해 상당한 주목을 받고 있다.

이에 연구팀이 이번 연구에서 합성한 라세믹 금속 초분자 케이지는 네 개의 니켈 원자와 세 개의 피리딘 디카르복실산염 리간드로부터 조립된 두 개의 다핵성 니켈 클러스터를 포함하고, 세 가지의 아이소프탈산염 유도체 리간드로 상호 결합해 세 가지의 라세믹 니켈 기반 삼중가닥 나선형을 형성했다.

이후 삼중가닥 나선형은 초분자 빌딩블록이 돼 금속 케이지를 형성하는데, 이때 왼손 방향(M)과 오른손 방향(P)의 각 여섯 개의 호모키랄 삼중가닥 나선형 빌딩 블록이 별개의 M6과 P6형 라세믹 금속 케이지 생성이 확인됐다.

공동 연구팀은 이 과정을 통해 단결정성 라세믹 금속 초분자 케이지 3종을 제조하고, 포항가속기연구소의 2D SMC 빔라인에서 X-선 회절 데이터를 수집해 케이지의 단결정 X-선 구조를 정밀화하는 데 성공했다.

연구팀은 이번 연구에서 호모키랄 삼중가닥 나선형 빌딩블록으로 라세믹 금속 초분자 케이지의 구조와 합성법을 제시함은 물론, 니켈-삼중가닥 나선형의 메틸기는 인접한 케이지의 원뿔 모양 금속 클러스터(호스트)에 수용될 수 있는 게스트 단위로 작용할 수 있다는 것을 규명했다.

박인혁 교수는 “호모키랄 삼중가닥 나선형 빌딩블록으로 다양한 라세믹 금속 초분자 케이지를 합성할 수 있다는 것을 규명해 새로운 형태의 초분자 케이지의 합성법을 제시했다는 것에 의의가 있다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구, 중견연구, 기초연구실 및 산업통상자원부의 뿌리스마트융합특성화인력양성사업의 재정지원을 받아 수행됐다.