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거울상 이성질체, 두 개의 레이저로 판독한다
이름 : 관리자 | 작성일 : 2018.12.27 14:33 | 조회수 : 1193

거울상 이성질체, 두 개의 레이저로 판독한다

-펨토초 다차원 레이저 분광시스템 활용, 새로운 레이저 분광 기술 개발-

KBSI-고려대/IBS 연구팀, Journal of Physical Chemistry Letters 논문 게재

 



물질의 분자결합구조가 사람의 왼손과 오른손처럼 두 가지 형태로 존재 하는 거울상  이성질체(異性質體)*를 판독하는 새로운 레이저 분광기법이 개발 돼 세포 내 약물 반응기작 규명 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다

    * 두 형태가 거울상처럼 대칭적이지만 광학·화학적 성질은 서로 달라 이성질체라고 부름

한국기초과학지원연구원(원장 이광식이하 KBSI) 지역본부 서울센터 이한주 박사팀은 고려대학교/기초과학연구원(원장 김두식이하 IBS) 조민행 연구단장과의 공동연구를 통해 거울상 이성질체의 입체화학 구조를 판독할 수 있는 새로운 레이저 분광 기법을 개발하는데 성공했다.

어떤 물질의 분자가 사람의 오른손과 왼손처럼 거울상 대칭의 두 개의 서로 다른 결합구조로 존재할 수 있을 때 이를 키랄(Chiral) 분자라 하는데각 결합구조별로 외부 물질과 서로 다른 화학 반응을 일으킬 수 있어 물질의 촉매반응 및 생체 내 약물반응 연구에서 중요한 역할을 한다.

현재 적외선 기반의 키랄 분석법을 통해 1조분의 1(10-12수준에서 거울상 이성질체 분석 연구가 활발히 진행되고 있지만 작은 신호 세기와 검출 한계로 인해 응용 분야에 제한이 있었다.

연구팀은 하나의 적외선 레이저만을 이용하는 기존의 분석법과 달리강한 극초단파 적외선과 가시광선 레이저를 동시에 입사시켜 새로운 파장의 빛을 생성하는 합 주파수 생성(Sum-Frequency Generation) 방식의 광학시스템 장치를 새롭게 고안해 불필요한 배경잡음을 제거하고 신호 검출감도를 상당 수준 향상시켰다.

그 결과 수십 펨토초(10-15)에 달하는 극초단 시간 영역에서 일어나는 입체화학반응 동역학 연구가 가능해졌고공간 분해능도 대폭 향상 돼 광학현미경과 결합시키면 거울상 이성질체의 공간상 분포를 영상화하는 새로운 키랄 이미징 기술 개발에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

키랄 분자 이미징 기술은 세포 내 약물 반응기작 규명 및 생체 역동성 분석 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 미래형 이미징 기술이다.

이번 성과는 화학분야 저명저널인 Journal of Physical Chemistry Letters誌 인쇄판        (Femtosecond Vibrational Sum-Frequency Generation Spectroscopy of Chiral Molecules in Isotropic Liquid1저자 KBSI 이태곤공동교신 KBSI 이한주고려대/IBS 조민행) 12 6일 게재됐다.

KBSI 연구팀은 서울센터에 보유하고 있는 펨토초 다차원 레이저 분광시스템을 이용한 실험과 광학계 설계 및 분광측정 시스템 개발을 주도했고 고려대학교/IBS 조민행 연구단장은 분광이론에 따른 연구결과 분석을 맡았다.

펨토초 다차원 레이저 분광시스템 >

KBSI 이한주 박사는 펨토초 레이저를 이용해 키랄 분자의 입체화학 구조를 식별하는 비선형 분광 기술은 아직 전 세계적으로도 거의 보고된 사례가 없는 매우 도전적인 연구 분야 라며 궁극적으로는 이 기술을 광학현미경과 결합시켜 키랄 분자 이미징 기술을 개발하는 것이 그 다음 목표라고 밝혔다.

 문의처 : KBSI 서울센터 이한주 책임연구원(02-6943-4141)


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