특 집 | 로택산과 카테난을 이용한 인공 분자 기계 6 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 그림 7. 산염기로 조절 가능한 분자 셔틀. 그림 8. 산염기로 조절 가능한 분자 근육. 그림 9. 산염기로 조절 가능한 분자 엘리베이터. 2.2 nm의 로택산 구조로 바뀌게 된다. 그림 9에서와 같이 산염기를 조절하면서 마크로 링 분자 상하 운동을 제어할 수 있는 더 복잡한 구조의 분자 엘리베이 터 molecular elevator 라고 불리우는 나노머신이 발표되었 다.7 발표된 구조는 2.5 nm 높이에 3.5 nm 지름의 세개의 발 을 가지고 있는 형태이며 기본적인 움직임 메카니즘은 앞에서 거론된 산염기 조절을 통한 호스트 분자의 셔틀링이다. 이 무 한정 반복되는 상하 움직임의 거리는 0.7 nm이며 측정된 힘 은 200 pN로써 자연계에서 일어나는 선형 운동력의 10배 이 상의 힘을 보여주고 있...

특 집 | 로택산과 카테난을 이용한 인공 분자 기계 8 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 그림 13. Au 111 표면에서의 로택산의 구조와 움직임 ESTM 호작용하는 위치에 있다가 가시광선에 의해서 흥분된 porphyrin P의 electron이 C60로 이동하게 되면서 전자가가 +4에서 +6 로 산화가 된다. Porphyrin P가 산화되면서 TTF의 electron 이 porphyrin P쪽으로 다시 이동하게 되는데, 이때 TTF는 deactivation되면서 DNP보다 더 약한 electron donor로 바 뀌게 된다. 따라서 마크로 링 R은 브라우닝 모션을 통해서 DNP로 이동하게 되는 셔틀 운동을 보여주게 되고 모든 electron 이 복원되었을때 마크로 링 R도 원래 위치로 회복되는 운동 을 보여준다. 이 새로운 시스템이 가지는 빛에 의한 분자 셔 틀 이전보다 향상된 성능은 세가지로 요약할 수 있다. 첫째로는 charge-separated state의 life-time이 이...

특 집 | 로택산과 카테난을 이용한 인공 분자 기계 10 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 그림 18. 산화환원에 의해 조절되는 카테난의 링 회전. 그림 19. 산화환원에 의해 조절되는 세개의 마크로 링으로 구성된 카테난의 링 회전 운동. 그림 17. 분자 근육의 작동 원리. 용된 연구 결과가 그림 17에서와 같이 최근 발표되었다.18 새 로운 시스템은 두개의 TTF 와 oxynaphthalene ONP 으로 아령 구조를 이루고 있고 두개의 마크로 링이 state 0에서 각 각 TTF와 상호작용하면서 그 끝은 골드 표면에 SAM으로 붙 어 있는 로택산 구조를 하고 있다. 각 microcantilever 500 × 100 × 1 mm 마다 약 60억 개의 로택산이 올려져 있는 표면을 고안하는데 성공하였다. State 1, 즉 TTF가 화학적으 로 산화가 되면 양쪽의 마크로 링이 중앙에 있는 ONP로 이동 하게 되는데 두 링의 거리가 4.2 nm�...

...논문들은 이러한 단순한 움직 임들을 이용해서 고안된 인공 근육이나 microfluidic 네트웍 의 흐름의 방향을 조절하고 drug delivery system과 나노 물 질들의 이동을 유도하는 등 다차원적으로 노력이 이루어지고 있다. 그림 20에서와 같이 화학적, 전기적인 조절을 통해 다 른 종류의 폴리머의 구조를 결정하는 결과들도 발표되고 있 다. 즉 이러한 노력들이 결실이 맺히기 위해서는 기초과학과 응용과학 모두 공동 연구를 통해 보다 발전된 분자 기계나 동 력들을 개발해 나가야 한다. 참고문헌 1. V. Balzani, A. Credi, B. Ferrer, S. Silvi, and M. Venturi, Top. Curr. Chem., 262, 1 2005 2. a T. R. Kelly, H. De Silva, and R. A. Silva, Nature, 401, 150 2000 , b T. R. Kelly, R. A. Silva, H. De Silva, S. Jasmin, and Y. J. Zhao, J. Am. Chem. Soc., 12, 6935 2000 , c R. A. an Delden, N. Koumura, A. Schoevaars, A. Meetsma, and B. L. Feringa, Org. Biomol. C...

특 집 | 로택산과 카테난을 이용한 인공 분자 기계 12 고분자 과학과 기술 Polymer Science and Technology 6. J. Wu, K. C. F. Leung, D. Benitez, J. Y. Han, S. J. Cantrill, L. Fang, and J. F. Stoddart, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 7470 2008 7. a V. Balzani, M. Clemente-Leon, A. Credi, J. N. Lowe, J. D. Badjic, J. F. Stoddart, and D. J. Williams, Chem. Eur. J, 9, 5348 2003 , b J. D. Badjic, V. Balzani, A. Credi, S. Silvi, and J. F. Stoddart, Science, 303, 1845 2004 8. a R. Ballardini, V. Balzani, M. T. Gandolfi, L. Prodi, M. Venturi, D. Philp, H. G. Ricketts, and J. F. Stoddart, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 32, 1301 1993 , b P. R. Ashton, R. Ballardini, V. Balzani, S. E. Boyd, A. Credi, M. T. Gandolfi, M. GomezLopez, S. Iqbal, D. Philp, J. A. Preece, L. Prodi, H. G. Ricketts, J. F. Stoddart, M. S. Tolley, M. Venturi, A. J. P. White, and D. J. Williams, Chem. Eur. J., 3, 152 1999 , c P. R. Ashton, R. Ballardini, V. Balzani, E. C. Constable, A. Credi, O. Kocian, S. J. La...