원자력연, 금 나노입자 구조체 특이현상 규명...세계 최초

[충청뉴스 이성현 기자] 한국원자력연구원이 금 나노입자 구조체의 특이현상을 세계 최초로 규명했다.

원자력연은 금 나노입자 구조체 내 2차원 자가-격자배열 메커니즘을 밝혀냈다고 7일 밝혔다.

약물을 사람 몸 속 원하는 부위에만 정확히 전달하는 고분자 구조체 개발이 활발한데, 이번 연구로 그 활용 가능성을 높인 것.

금 나노입자는 고온에서 서로 응집하려는 특성이 있다. 바이러스로 체온이 높아지더라도 약물이 흩어지지 않고 목표지점으로 도달하도록 돕는다.

연구진은 자체 개발한 ‘유‧무기 하이브리드 나노 구조체’에서 금 나노입자들이 격자구조로 정렬되는 순간을 포착했다. 구조체 특정 공간의 두께 변화에 따라, 금 나노입자의 배열이 달라진다는 사실도 알아냈다.

구조체는 가운데가 비어 있는 구 형태이며, 금 나노입자와 유기 분자 체인은 껍질 부분에만 모여 있다. 그중 금 나노입자는 유기 분자 체인 두 층 사이 공간에 위치한다.

유기 분자 체인 사이 공간의 폭을 4nm(나노미터)로 금 나노입자의 직경과 유사하게 조절했을 때, 금 나노입자들이 각 꼭짓점과 중심점에 위치하는 ‘중심 직사각형(centered rectangular)’ 형태로 배열됐다. 반면, 해당 공간이 금나노입자의 직경보다 얇거나 두꺼운 경우에는 무작위성을 보였다.

금 나노입자의 규칙성 있는 분포는 구조체 품질을 높이는 데 중요한 요건이다. 연구원이 개발한 금 나노입자 구조체는 약물 전달 운송체, 전자교환을 위한 나노제품 등 다양한 분야에서 활용이 기대된다.

SANS는 연구용 원자로 ‘하나로’에서 생산된 중성자를 영하 250도의 액체 수소로 극저온화한 냉중성자로 물질의 구조를 분석한다. 냉중성자는 1~100nm 영역의 물질 구조를 연구하는 데 적합하며, 분자체에 조사하면 물질 구조 정보를 얻을 수 있다.

박원석 원장은 “앞으로도 연구원의 독보적인 산란 기술을 활용해, 차세대에 활용 가능한 고성능의 하이브리드 구조체 개발 방법을 모색하겠다”고 말했다.