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빛 운동 재료의 설계와 기능

전문가 제언: ○ 플라스틱이나 섬유 등 여러 가지 고분자가 합성되어 널리 사용되는지 약 100년이 되었다. 그러나 엄청난 정보를 축적하고 있는 DNA나 체내에서 화학반응의 중심에 서있는 효소와 같은 자연계의 고분자와는 비교가 되지 않을 만큼 그 기능은 제한적이다. 최근 고분자가 갖고 있는 잠재 가능성을 찾아 고기능 고성능의 고분자를 만들기 위한 연구가 한창이다.

○ 자연계의 고분자과 같이 각 분자를 규칙적으로 배열시킬 수가 있으면 특별한 기능을 갖게 할 수 있다. 고분자에 규칙성을 부여하는 수단으로 액정을 이용하는 것이 고안되었다. 액정은 액체의 유동성과 결정의 배향성을 함께 가지고 있으며 빛에 반응하는 물질로서는 아조벤젠이 잘 알려져 있다.

○ 아조벤젠(Azobenzene)은 2개의 벤젠 고리가 질소의 2중 결합으로 이어지는 구조의 유기화합물이다. 이것을 포함하는 물질은 타 물질에서는 관찰할 수 없는 우수한 빛 기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 직선상태의 기하학적 구조를 갖는 트랜스체와 굴곡된 시즈체가 있으며 빛 흡수에 의해서 가역적으로 구조 이성화를 나타낸다.

○ 현재에는 빛을 태양전지에서 전기에너지로 변환한 후 운동에너지로 변환하기 때문에 효율이 좋지 않다. 아조벤젠과 같은 빛 변형 재료를 이용한 액추에이터에서는 직접 운동에너지로 변환이 가능하기 때문에 효율도 좋고 빛으로 원격제어도 가능하다. 구조 또한 간단하고 가벼우며 여러 가지 형상으로 해서 사용할 수 있다.

○ 빛 굴곡현상에 관해서는 아직 완전히는 구명되어 있지 않다. 실용화를 위해서는 메커니즘의 연구를 통한 성능의 향상이 요구된다. 이러한 새로운 재료는 반드시 여러 분야의 연구자의 공동 관심 가운데 가능성을 넓혀가야 할 것이다.

저자: Munenori Yamada, Tomiki Ikeda
자료유형: 학술정보