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- 유기분자 사슬 두께는 4nm(나노미터)
- 1인치당 4천만-6천만 실, 일반 린넨 침대는 1인치당 1천500개
- 직물은 부직포 가닥보다 두 배 더 강하고 직선을 따라 직물처럼 찢어진다.
- 초미세필터에 사용 가능

세계에서 가장 미세한 직물 제조, 머리카락 보다 1만 배 가늘어
4나노 미터 두께의 분자 네트워크로 기네스북에 등재

거의 원자 두께 : 
화학자들은 세계에서 가장 미세한 조직을 만드는 데 성공했다.
유기 분자 사슬의 단층 네트워크는 두께가 4나노 미터에 불과하지만 그 구조는 직물과 유사하다. 연구진이 저널 "Nature"에 보고한 것처럼 분자가 자체 조직화하는 특수한 일련의 화학 반응을 통해 생성됐다. 

▲ 이 유기 분자 실은 실제 직물처럼 얽혀 있다. 이 나노 조직은 두께가 4나노미터에 불과하다. © Stuart Jantzen / www.biocinematics.com

양모, 비단, 아마 또는 쐐기풀로 만들었든 수천 년 전에 우리 조상은 옷, 가방 또는 안전망을 만들기 위해 실 소재로 천을 만들었다. 나중에 직기와 직기의 개발로 천연 및 합성 섬유로 직물을 대량 생산할 수 있었다. 그러나 분자 규모의 메시와 관련해 이러한 기술은 한계에 도달한다.

인치당 4천만 ~ 6천만 실(thread)

맨체스터 대학교의 David August와 함께 일하는 연구원들은 최근 조직으로 사물을 더 작게 만들 수 있는 방법을 시연하고 있다. 화학적 방법을 사용해 그들은 세계에서 가장 섬세한 조직을 만들었다. 메쉬는 고전적인 직물처럼 얽힌 사슬 모양의 유기 분자로 구성된다.
때때로 서로 위에 있고 때로는 서로 아래에 있는 규칙적인 실 패턴을 형성한다.

이 나노 브레이드는 다른 조직보다 작다.
이 나노 섬유층은 두께가 약 4나노 미터에 불과하므로 사람의 머리카락보다 거의 1만 배 더 얇다. 연구진이 보고한 것처럼 재료의 직조 밀도는 인치당 4천만에서 6천만 스레드이다.
비교하면 가는 침대 린넨의 실 수는 인치당 약 1천500 실이다.
August와 그의 팀은 이 나노 직물로 기네스 북에 올랐다.

▲ 나노 조직은 매우 미세하여 주사 전자현미경으로도 구조가 보이지 않는다. © University of Manchester

나노 패칭에서 티슈까지

나노텍 스타일은 어떻게 만들어질까?
시작점은 유황 함유 탄화수소(Dithiole 디티올,황 2원자, 탄소 3원자로 이루어지는 헤테로 고리)로, 직선의 유연한 사슬 부분과 연결된 고리 분자로 구성된 단단한 부분을 모두 포함한다. 철 이온(Fe2 +)과 테트라 플루오로 보레이트 이온(BF4–,Tetrafluorborat-Ion)이 이 용액에 추가되면 이러한 기본 필라멘트 단위가 서로 교차하게 된다.
즉, 세 번 짜여진 분자 실이 3배인 ‘패치’가 생성된다.

자체 조립의 다음 단계는 이러한 나노 패치에서 더 큰 조직을 형성하는 것이다.
이것은 유기 실의 말단 황 그룹이 함께 결합함에 따라 발생한다.
느슨해진 패치는 혈관 바닥에 얇은 층으로 증착되는 더 큰 조직을 형성한다.
마지막에는 보조 이온이 씻겨 나가고 남은 것은 유기 분자로 만든 고분자 직물이다.

                           <분자 나노 조직이 생성되는 방식이다. © biocinematics>

새로운 기능

실험에서 화학자들은 이 방법을 사용해 두께가 4나노 미터이지만 길이와 너비가 거의 1밀리미터인 나노조직을 만들었다. August의 동료 데이빗 레이(David Leigh)는 “이것은 분자적으로 짜여진 레이어드 패브릭의 첫 번째 예다. 이러한 방식으로 분자 실을 연결하면 새롭고 더 나은 속성을 가진 재료가 만들어진다. 예를 들어, 이 직물은 부직포 가닥보다 두 배 더 강하고 직선을 따라 직물처럼 찢어진다”고 설명했다.

연구자들이 설명하듯 이 분자 ‘직조’는 맞춤형 재료에 대한 새로운 가능성을 열어준다.
예를 들어, 이러한 나노 메쉬는 더 큰 분자를 포획하지만 작은 분자가 기공을 통과하도록 허용하는 초미세 필터를 만드는 데 사용할 수 있다.
(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-3019-9)
출처 : University of Manchester

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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