Researches

본 연구실은 다양한 유기합성을 통해 초분자 화학을 기반으로 한 다양한 기능성 분자를 합성하고, 이를 이용하여 촉매, 의약, 센싱 및 재료 분야에 응용 하고자 한다. 특히, 칼릭스[4]아렌과 칼릭스[4]피롤 유도체를 이용해서 세슘이나 리튬 같은 특정 이온을 센싱하고 분리 하는 방법을 개발하고 있다. 뿐만 아니라, 피롤을 이용하여 새로운 형태의 방향성 거대고리 분자를 합성하고 이 분자들의 물리적, 광학적 특성을 연구 한다. 또한, 분자간의 자기조립을 통해 형성되는 초분자 폴리머의 특성이나 형태를 제어 할 수 있는 방법을 연구한다.

1) 이온 및 이온쌍 수용체 개발

본 연구실은 또한 새로운 이온 수용체와 이온쌍 수용체를 합성하고 이를 이용하여 실제 산업이나 생활에서 쓰일 수 있는 새로운 물질을 개발하고 있다. 예를 들어, 적절하게 디자인된 이온 쌍 수용체를 이용하면 바닷물로부터 리튬 이온을 선택적으로 분리 할 수 있다. 또한 이온 쌍 수용체를 자성을 띠는 나노 입자에 도입 함으로서 혈액을 포함한 다양한 용액들로부터 원하는 이온만을 자석을 이용한 아주 쉬운 방법으로 분리 해낼 수 있는 방법을 개발할 수 있다. 뿐만 아니라, 이온쌍 수용체들을 약물 전달, 전도성 고분자, 세슘 이온 센싱, C-F 결합의 활성화와 같은 다양한 분야에 이용하고자 한다.

2) 외부자극에 반응하는 초분자성 고분자 (supramolecular polymers) 합성

긴 분자 체인으로 이루어진 전통적인 고분자는 비가역적인 공유 결합을 통해 연결 되어 있기 때문에, 이런 고분자를 통해서 만들어진 물질은 재사용이 불가능하며, 또한 외부 자극에 노출 되었을 때 그 물질의 특성이 우리가 원하지 않은 방향으로 변하게 된다. 반면에 가역적인 비공유 결합이나 다이나믹한 공유 결합을 통해 연결된 초분자성 고분자는 재사용이 가능하며 또한 외부 자극에 반응 할 수 있다. 또한, 분자들간의 상호작용이 다이나믹 (dynamic) 하고 가역적이기 때문에, 초분자성 고분자는 외부 환경에 쉽게 적응 할 수 있으며, 이로 인하여 분해성, 형상 기억 (shape-memory), 자가치료 (self-healing)와 같은 아주 흥미로운 특성을 지니고 있다. 따라서 초분자성 고분자는 신물질을 개발 하는데 아주 유용하게 쓰일 수 있다. 더욱이, 초분자 화학 (supramolecular chemistry)과 고분자 과학 (polymer)을 접목 시킨 초분자성 고분자는 전통적인 고분자의 특성뿐만 아니라, 새로운 구조와 기능을 지니고 있다. 따라서, 초분자성 고분자는 새로운 물질의 개발에 있어서 독특한 후보 물질이 될 수 있다. 따라서, 분자인식 실험실에서는 새로운 형태의 초분자성 고분자를 합성하고 있다. 

3) 새로운 거대고리 방향족 화합물의 합성

본 연구실은 포피린과 유사한 방향족 화합물을 합성하고 이러한 분자들의 분광학적 특성 및 전기적 특성을 연구하고 있다. 일반적으로 이러한 거대고리 방향족 분자들은 방향족을 형성하는 파이 전자의 길이나 방향성 (aromaticity)에 크게 의존하는 동시에 전혀 새로운 분광학적 특성 및 전기적인 특성을 띤다고 알려져 있다. 따라서, 이러한 물질들은 태양열 전지에 필요한 염료, OLED를 포함한 다양한 전자 장치, 액정 (liquid crystal), 및 PDT (photodynamic therapy)와 같은 의약 분야에 쓰일 수 있다. 

4) 리튬이온 재활용 추출제 개발

전기 자동차나 개인용 전자기기의 보급이 대중화 됨에 따라 배터리의 원료인 리튬이온 (Li+)의 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 반면 제한된 매장량으로 인해 공급은 상당히 제한적이다. 따라서 리튬이온을 재활용할 수 있는 기술의 개발이 시급하다 할 수 있다. 그러나 활발한 연구에도 불구하고 리튬이온을 효과적이며 선택적으로 분리할 수  있는 기술은 개발되지 않고 있다. 본 연구실은 유기 초분자 물질을 이용해 리튬이온을 선택적으로 추출할 수 있는 기술을 개발 하고 있다.

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유기초분자화학연구실