POSTECH 이인수 교수팀, 금속-유기-골격체 기반 통합형 나노촉매 플랫폼 개발
POSTECH 이인수 교수팀, 금속-유기-골격체 기반 통합형 나노촉매 플랫폼 개발
  • 임지연 기자
  • 승인 2020.02.10 11:24
  • 댓글 0
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단일촉매 이용, 정밀의약품 제조 공정 줄인다
금속-유기-골격체 기반 나노촉매 플랫폼(MCNRs)의 모식도
금속-유기-골격체 기반 나노촉매 플랫폼(MCNRs)의 모식도

[대학저널 임지연 기자] 신종 코로나바이러스 감염증 등의 확산으로 전 세계가 공포에 떨고 있는 가운데 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 의약품과 같은 정밀화학제품의 생산공정을 매우 단순화할 수 있는 통합형 나노촉매 플랫폼 개발에 성공해 눈길을 끌고 있다. 

POSTECH 화학과 이인수 교수와 슈만 듀타(Soumen Dutta) 박사 연구팀은 단일 MOF 나노플랫폼에 서로 다른 3개의 촉매 기능을 효과적으로 통합하는 데에 성공했다. 또 나노(nano) 거리 내에 가깝게 배치된 촉매물질 간의 시너지효과를 통해 우수한 수율과 높은 광학활성을 지니는 생성물을 생산하는 단일공정 다단계 연속화학반응을 실현했다. 

연구팀은 금속이온과 유기물의 자기조립을 통해 나노크기(20~40nm)의 동공을 지니는 다공성 금속-유기-골격체 (MOF)를 합성한 후에 금속나노입자촉매와 효소촉매를 나노동공에 단계적으로 도입, 여러 촉매기능이 통합된 나노촉매 (MCNR)를 제조했다. 이렇게 제조된 MCNR의 가까이 위치하는 나노동공에 분리되어 포획된 금속이온, 나노입자, 효소가 서로의 촉매 기능을 저해하지 않으면서 다단계의 연속화학반응을 효과적으로 수행하는 것을 확인했다.  

제1저자인 슈만 듀타 박사는 “다단계의 공정을 통해 이뤄지는 화합물 생산과정을 단일 촉매를 이용한 단일 공정을 통해서 실현할 수 있게 됐다”며 “높은 광학선택성을 필요로 하는 의약품과 같은 정밀화학제품의 생산공정을 매우 단순화할 수 있다”라고 말했다. 

이인수 교수는 “중간체를 분리하는 데에서 사용되는 용매·에너지 등의 사용을 줄일 수 있는 화학공정을 친환경적으로 바꿀 수 있다”며 “특히 화학반응의 단계를 줄임으로써 바이러스에 대응할 수 있는 의약품 생산비용과 가격을 낮추게 될 것을 기대한다”라고 밝혔다.

이 연구결과는 화학 및 응용화학 분야 최정상 학술지인 안게반테 케미(Angew. Chem. Int. Ed.)에 온라인 판에 속보로 게재됐다. 이 사업은 한국연구재단 리더연구자지원사업(창의연구)의 지원으로 수행됐다.


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