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헤모글로빈에서 산소를 전달하고 광합성 동안 빛을 흡수하는 동일한 분자인 포르피린 (porphyrin)은 미래의 물질인 그래핀 (graphene)과 결합하여 새로운 특성을 부여 할 수 있다. 이것은 최근 스페인 연구원도 참여한 뮌헨 기술 대학의 과학자 팀에서 보여준다. 이 결과는 네이쳐 케미스트리 (Nature Chemistry)에서 'Fusing tetrapyrroles to graphene edges by surface-assisted covalent coupling'라는 제목의 논문에서 자세히 볼 수 있다. 생성된 하이브리드 구조는 분자 전자 분야 및 새로운 센서 개발에 사용될 수 있다. 현재 육각형 구조로 배열된 탄소 원자층으로 구성된 그래핀과 같이 과학자와 공학자로부터 많은 주목을 받는 재료를 찾기는 어렵다. 이 물질은 유연성이 뛰어나고, 얇고 깨끗하며, 내구성이 뛰어나고 전기 도체이다. 이런 특성들로 인해 특히 전자 분야에서 사용하기에 이상적이다. 그러나 그래핀을 태양 에너지 또는 가스 센서로 포착하기 위해서는 그래핀이 가지고 있지 않는 특정한 특성이 필요하다. 이는 특정 분자를 첨가하거나 기능화함으로써 얻을 수 있다. 빌헬름 아우베르터 (Wilhelm AuwArter) 교수가 이끄는 뮌헨 기술 대학 (TUM) 연구팀은 중요한 생화학 그룹을 그래핀 시트에 결합시키는데 성공했다. 포르피린은 엽록소의 일부인 단백질 고리로 식물의 광합성에 필수적이며, 헤모글로빈은 동물의 혈액에서 산소를 운반하는 역할을 한다. 독일 대학에서 공동 연구한 스페인 연구원 마누엘라 가르니카 알론소 (Manuela Garnica Alonso) 박사는 SINC에 '새로운 하이브리드 구조는 전자 회로가 분자 단위로 구성되는 분자 전자 분야에서 사용될 수 있다. 이는 수 많은 화학 반응이 가속화되는 촉매 공정, 새로운 가스 센서 개발에 중점을 둔다'고 전했다. 이 기술은 촉매 특성을 이용하기 위해 은 표면에 그래핀 층을 성장시키는 것을 포함한다. 이후 초고진공 조건에서 포르피린 분자가 첨가된다. 이들은 금속 표면에서 가열될 때 주변에서 수소 원자를 잃어버리고 결국 그래핀 가장자리에 붙게 된다. 가르니카 박사는 '최초로 포르피린을 그래핀 가장자리에 공유결합시켜, 즉 가치있는 특성을 변경시키지 않으면서도 안정한 화학 결합을 생성할 수 있었다'라고 설명했다. 연구진은 관련된 분자의 화학 구조를 상세하게 특성화하기 위해 원자 현미경을 사용했다. 이 도구를 사용하여, 예를 들어, 그래핀 특성을 변경하지 않고, 이산화탄소와 같은 가스 분자의 특정 결합뿐 만 아니라 포르피린의 중심에 금속이 결합되는 것을 관찰했다. 저자들에 따르면 이 새로운 그래핀 #39;기능화 #39; 기술은 앞으로 더 많은 분자로 확장될 수 있으며, 이는 그래핀 나노 리본과 같은 다양한 탄소 나노 구조와 결합할 것이며 전자 응용 분야의 개발에도 큰 잠재력을 부여할 것이라고 기대한다. |
