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KAIST 연구진, 화학 반응의 비밀 알아내




원뿔형 교차점.사진:KAIST 김상규


60년 만에 원뿔형 교차점 존재 확인
국내 연구진이 60년 만에 처음으로 ‘원뿔형 교차점(conical intersection)’의 존재를 확인하는 데 성공했다. 원뿔형 교차점을 이용하면 화학 반응을 원하는 대로 제어할 수 있어 ‘맞춤형’ 화학 반응을 설계할 수 있다.

KAIST 화학과 김상규 교수팀은 5일 “원뿔형 교차점의 존재와 분자 구조를 실험으로 규명했다”고 밝혔다. 이 연구결과는 화학 분야의 세계적 학술지인 ‘네이처 케미스트리’ 4일자 온라인판에 주요 논문으로 실렸다.

화학 반응은 원자 사이의 화학결합이 달라지면서 기존 물질과 화학적 성질이 전혀 다른 물질이 만들어지는 과정이다. 원자 입장에서는 핵과 이를 둘러싼 주변 전자가 재배치되는 과정이 화학 반응인 셈이다.

화학 반응이 일어나면 핵 주변의 전자가 빨리 움직이고 이때 전자의 위치에너지가 결정되는데, 두 개의 서로 다른 전자 상태가 중첩되는 지점이 생기면 이를 원뿔형 교차점이라 부른다. 김 교수는 “원뿔형 교차점은 눈 깜짝할 사이에 사라지기 때문에 그간 학계에서 존재를 규명하기 어려웠다”고 말했다.

김 교수팀은 레이저와 분자선 기술을 이용해 분자의 특정 양자 상태에서 일어나는 화학 반응을 살펴본 결과 두 개의 서로 다른 전자적 양자 상태가 중첩될 때 공명 현상이 생기며, 이것이 원뿔형 교차점에 의한 것임을 확인했다.

김 교수는 “원뿔형 교차점을 이용해 화학 반응을 원하는 방향으로 제어하는 새로운 방법론을 구축해나갈 것”이라고 말했다.

 

 



이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com



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