전남대 연구진, 단순 나노 구성 요소로 비대칭 자기조립 구조 구현

비통계적 자기조립 원리 규명…나노소재 설계 방식 확장

전남대학교 연구진이 단순한 나노 구성 요소만으로도 복잡하고 비대칭적인 구조가 형성되는 자기조립 원리를 규명했다. 이번 연구는 실험실 환경에서 구현이 어려웠던 낮은 대칭성의 나노 구조를 정밀하게 설계할 수 있는 방법을 제시했다. 전남대 화학과 테사롤로 야코포(Tessarolo Jacopo) 교수는 서로 다른 구성 단위로부터 낮은 대칭성을 지닌 자기조립 나노 구조를 형성하는 새로운 접근법을 보고했다. 이번 연구는 독일 도르트문트공과대학교(TU Dortmund University), 이탈리아 토리노 공과대학교(Politecnico di Torino), 프랑스 스트라스부르대학교(Université de Strasbourg) 연구진과의 국제 공동연구로 수행됐다.

연구진은 단순한 구성 요소만을 이용해 구조적으로 복잡하고 대칭성이 낮은 나노 구조체가 형성되는 비통계적 자기조립(non-statistical self-assembly) 원리를 제시했다. 서로 다른 구성 요소로부터 낮은 대칭성의 구조를 정밀하게 형성하는 현상은 자연계에서는 흔히 관찰되지만, 실험실 환경에서 동일한 수준으로 구현하는 것은 그동안 어려운 과제로 여겨져 왔다. 이번 연구에서 테사롤로 교수는 이전에 제안한 인접 골격 상호작용(Adjacent Backbone Interactions, ABIs)을 구조 유도 효과로 활용하고, 금속 매개 자기조립(metal-mediated self-assembly)을 통해 점차 크기가 커지는 비대칭 다성분 나노 구조체 형성 과정을 구현했다.

형성된 비대칭 구조는 광기능성 구성 단위와 키랄(chiral) 단위를 정밀하게 결합하는 데 활용됐다. 또한 계산 기반 장난감 모델(computational toy model)을 이용한 예측 도구를 통해 해당 구조의 형성 원리가 이론적으로도 뒷받침됐다. 연구 결과, 이러한 자기조립 시스템은 키랄 호스트 내부에서 거울상 이성질체를 선택적으로 구별할 수 있는 특성을 보였다. 연구진은 구조적 제어와 기능성을 결합한 자기조립 시스템의 가능성을 확인했다고 설명했다.

이번 연구는 테사롤로 교수의 우수신진 연구비와 전남대학교 G-LAMP(Global–Local Advanced Materials Program)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 2025년 10월 15일 국제 학술지 『Chem』 온라인판에 게재됐으며, 2026년 3월호에 정식 출판될 예정이다.

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