| 자외선에 노출될 때 빠른 변색을 보이는 물질 | |
| KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-04-23 | |
포토크로믹 물질들은 많은 최첨단 선글라스 렌즈에 적용되고 있고 여기서 눈에 보이지 않은 층으로 표면 위에 형성되었다고 애베(Jiro Abe)와 연구진은 말했다. 몇 년 동안 연구진은 컴퓨터의 광학적 데이터 저장과 더 제어할 수 있는 약물 전달을 위한 "분자 스위치(molecular switch)"로서 이 독특한 물질을 사용할 수 있는 가능성을 조사했다. 그러나 기존의 포토크로믹 물질들은 상대적으로 느리게 반응하고 불안정한 경향이 있었다. 이것은 많은 새로운 분야에 이 물질을 적용시키는 것을 방해했다. 연구진은 광 유발의 가역 결합 분할(reversible bond cleavage)을 기초로 한 광색성(photochromism)이 자외선 빛 조사로 빠른 착색과 상온에서 수십 밀리세컨드((milisecond) 안에 계속적인 빠른 표백을 할 수 있다는 것을 증명했다. 연구진은 자외선을 주사했을 때 무색에서 푸른색으로 변화는 paracyclophane moiety, pseudogem-bisDPI[2.2]PC을 가진 bisimidazole 유도체를 개발하는데 성공했다. 입사광선은 한 쌍의 이미다졸릴 라디칼(imidazolyl radical)을 발생하면서 두 개의 이미다졸 링(imidazole ring)을 연결하는 C-N 결합의 양쪽을 똑같이 쪼갠다. paracyclophane moiety는 한 개로부터 다른 것으로 확산되는 것을 방지하면서 두 개의 라디칼을 연결했다. 이 라디칼은 원래의 비스이미다졸(bisimidazole)로 돌아가기 위해서 서로 빠르게 결합했다. 강력한 광착색(photocoloration)과 빠른 열적 표백 성능을 보여주는 이런 포토크로믹 물질들은 실행할 수 있는 빠른 광 변조기(light modulator) 적용을 위해서 유망한 물질이 될 수 있을 것이다. 연구진은 자외선 빛에 노출시켰을 때 즉시 착색되고 빛을 차단시켰을 때 수십 밀리세컨드 안에 색이 사라지는 독특한 포토크로믹 물질을 개발했다. 이 탈색 속도는 기존의 물질보다 수천 배 더 빠르다. 또한 물질은 더 안정하고 더 오래 지속된다고 연구진은 설명했다. 실험실에서 연구진은 새로운 물질을 자외선에 노출시켰을 때 고체와 액체 두 상태에서 무색에서 푸른색으로 순식간에 변할 수 있다는 것을 보였다. 이 연구결과로 전례가 없는 스위칭 속도와 놀라운 안전성을 가진 미래 장치를 위한 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. 이 연구는 아오야마 가쿠인 대학(Aoyama Gakuin University) 연구진에 의해서 수행되었고 이 연구결과는 Journal of the American Chemical Society에 “A Fast Photochromic Molecule That Colors Only under UV Light” 이라는 제목으로 게재되었다(J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (12), pp 4227?4229 DOI: 10.1021/ja810032t). 그림 1. 자외선 조사때 변화되는 분자구조와 온도에 따른 변색 속도. 그림 2. 새로운 포토크로믹 물질로 만들어진 선글라스.  ja-2008-10032t_0005-2.gif
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