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배위고분자 상호침투에 의한 다공성 기능재료 구조의 다양성

전문가 제언: ○ 고체의 구조 내부에 세공을 갖는 것을 다공성 화합물이라고 한다. 유기물, 무기물 등 다양한 다공성 재료 분야에서 1990년대 후반에 새로이 발견된 재료가 다공성배위고분자(porous coordination polymer, PCP)이다. PCP는 금속이온과 유기물의 배위결합을 이용하여 다공성 구조를 형성하는 착체화학을 기반으로 하는 재료이다. 여러 금속 이온과 이들을 연결하는 가교성 유기배위자를 조합시켜 내부에 공간(즉 세공)을 갖는 결정성 고분자 구조를 갖는다.

○ 이들 재료는 금속-유기 구조체(metal-organic framework, MOF)라고 하며 가스 저장 및 분리 등의 기능을 갖는 다공성 재료로서 최근 높은 관심을 끌고 있다. 배위고분자는 1916년 이미 논문 중에 등장하고 있고 한 세기에 걸쳐 착체화학의 분야에서 알려져 있다. 예를 들면 프러시안 블루 철 이온과 시아노기(-CN)는 서로 배위결합으로 가교되는 삼차원골격을 갖고 있다.

○ 배위고분자의 다공성 재료로서의 기능은 1990년대 후반에 처음 발견하였다. 배위고분자가 3차원적으로 조립되었을 때 그 내부 공간에 착안하여 다공체로서의 기초연구가 되고 나서 다공성 재료로서 급격히 주목을 받게 되었다. PCP는 금속과 유기물이 보이는 다양한 화학적 성질, 물리적 물성만이 아니라 공간 보유 기능에 있다. PCP/MOF용 각종 배위자 및 링커는 Aldrich에서 공급된다(堀毛悟史 et al., 다공성 배위고분자/금속-유기 구조체의 기초, Aldrich Technical Report).

○ 배위고분자는 각종 산업분야에서 차세대 유망기술이다. 한양대학교의 김기현 교수는 다공성 배위고분자의 휘발성 유기화합물(VOC)의 모니터링 및 분석용도에 대한 최근의 기술진전을 발표하였다. 중심금속과 킬레이트 리간드에 의한 배위화합물과 이들의 그물구조에 대한 개념도를 설명하였으며 배위화합물/금속 유기화합물의 합성법, VOC 감지에 중요한 역할을 하는 배위화합물/금속 유기화합물의 성질, 형광 금속유기화합물의 감지 원리, 각종 센서로의 적용 예를 발표하였다(발간 예정, 김기현, Progress in Polymer Science, 2015).

저자: Ritesh Haldar, et al.
자료유형: 학술정보