[사진. 김동호 교수(왼쪽), 공동 1저자 이유진 학생 (오른쪽)]

이과대학 화학과의 김동호 교수 연구팀은 확장된 카바포피린 수용체의 전하 전달 능력을 세계적인 학술지인 "저널 오브 더 아메리칸 케미컬 소사이어티 (Journal of the American Chemical Society, JACS)"에 발표했다.

태양 에너지를 화학 에너지로 효율적으로 전환하는 광합성 과정은 자연계에서 중요한 역할을 한다. 이러한 자연계의 과정을 모방하여 태양전지나 광촉매 등에 활용하기 위해서는 자연계 분자체와 유사한 초분자 집합체의 구조와 특성에 대한 이해가 필수적이다. 김동호 교수팀은 이러한 연구를 통해 확장된 카바포피린 수용체를 합성하고, 이의 전하 전달 능력을 실험적으로 입증했다.

최근, 김동호 교수팀은 카바포피린 분자의 파이 공액 경로를 활용하여 새로운 확장된 카바포피린 이합체 구조를 제안했다. 이 연구에서, 두 개의 카바포피린 단위체를 한 구조로 연결한 확장 카바포피린 수용체를 합성했다. 이러한 구조는 파이-파이 상호작용을 유도하여 전하 전달 과정을 원활하게 하였고, 풀러렌 분자와 같이 큰 구조체까지 효과적으로 수용할 수 있는 특성을 갖췄다.

연구팀은 핵자기공명(NMR) 스펙트럼과 흡수 스펙트럼을 통해 카바포피린 집게 초분자체와 풀러렌 간의 결합 상수를 측정했으며, 이를 통해 두 전하 주개-받개 물질간의 호스트-게스트 상호작용을 입증했다. 또한, 순간 흡수 분광 측정을 통해 전하 분리와 전하 이동 현상을 관찰하여 카바포피린-풀러렌 결정체의 전하 이동 특성을 실험적으로 입증했다.

이 연구는 높은 시간 분해능의 실험 데이터와 이론적 계산을 결합하여 확장된 카바포피린 초분자 수용체의 풀러렌과의 상호작용 및 전하 전달 메커니즘에 대한 깊은 이해를 제공한다.