일본산업뉴스요약

열∙빛∙전기화학으로 변형하는 분자 개발
액정 및 센서 재료로 제안

홋카이도대학대학원 이학연구원의 이시가키(石垣) 조교와 하야시(林) 대학원생, 스즈키(鈴木) 교수는 열과 빛, 전기화학 반응의 세 가지 원리로 각각 구조와 색을 바꾸는 유기 분자를 개발했다. 3종의 자극으로 움직이는 유기 스위치 분자의 핵심 부품이 된다. 탄소만으로 구현했다. 자극으로 색을 바꾸는 색소 및 액정재료, 센서 재료 등의 개발에 제안해나간다.

육각형 탄소가 세 개 이어진 삼환식 화합물을 중심으로 상하에 별도의 삼환식 화합물을 배치했다. 상하의 삼환 구조는 중앙이 칠각형이기 때문에 구부러진 구조다.

이 유기 분자에 자외선을 비추면 상하의 삼환 구조가 젖혀지듯 움직인다. 그리고 열을 더하면 원래로 돌아온다. 열과 빛으로 인한 변형은 가역적이며 효율은 100%다. 크게 변형하기 때문에 액정 재료 등의 핵심 부품이 된다.

그리고 전압을 가해 전자를 빼면 상하의 삼환 구조의 칠각형이 플러스 전기를 띤다. 동시에 상하로 이어져 있던 이중 결합이 하나의 결합이 되어 상중하의 삼환 구조가 회전하기 쉬워진다. 색은 투명에서 적색, 자색으로 변화한다. 전압의 방향을 바꾸어 전자를 가하면 원래로 돌아온다.

스위칭이 필요한 열은 170℃, 빛은 파장 365나노미터의 자외선, 전압은 1.5볼트다. 이러한 수치는 유기 분자를 수식하여 조정할 수 있다. 이 복잡한 형태를 바꾸는 분자를 탄소만으로 구현했다. 기존에는 탄소 및 질소 등을 융합할 필요가 있었다.

연구실에서는 열이나 빛 자극 후 모두 전기화학적으로 전환되는 유기 분자도 구현했다. 빛과 열, 전기화학의 세 가지 원리로 전환되는 분자 스위치 및 센서 등의 재료에 제안한다.

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