분자 알갱이 하나로 전기모터 만들었다

美 터프츠대 화학자들이 머리카락 굵기의 6만분의 1 밖에 안되는 1나노미터 크기의 분자 한개로 전기모터를 만드는데 성공했다.

비록 분자 한 알갱이지만 이 입자는 전기적 성질을 띠면서 일정한 방향으로 돌 수 있기 때문에 과학자들은 이것이 전기모터로 활용되길 기대하고 있다.

이 모터는 약을 만들거나 공학분야에서 다양하게 사용할 수 있게 될 것으로 전망되고 있다. 이 단일 분자를 이용한 전기모터는 지난 2005년 나온 200나노미터 크기의 전기모터 제작 기록을 깨뜨린 것이다.

씨넷은 6일(현지시간) 이 대학연구팀이 첨단현미경인 주사터널형현미경(STM)을 이용해 전기를 띤 분자모터를 개발했다고 보도했다.

과학자들은 분자를 움직일 수 있는 주사터널형현미경(STM)을 이용해 전류가 분자를 관통하게 하면서 분자를 특정 방향으로 돌게 할 수 있었다.

찰스 사이크스 터프츠대 부교수는 이번 성과와 관련, “빛과 화학적 반응에 의해 가동되는 분자모터의 건설에는 엄청난 진전이 있어왔지만 이번 경우는 전자적으로 분자모터가 움직인 최초의 경우”라고 설명했다.

9월4일자 네이처온라인판에 실린 논문의 주 저자인 사이크스교수는 팀이 이룬 성과에 대해 “우리는 전기를 하나의 분자에 제공할 수 있다는 사실과 이를 이용해 뭔가를 제대로 하도록 만들 수 있다는 점을 보여주었다”고 말했다. 연구팀은 분자를 보기 위해 빛이 아닌 전자를 사용했으며 낮은 온도에서 분자를 움직일 수 있는 주사터널형현미경(LT-STM)을 사용했다. 이 STM의 분자를 움직인 뾰족한 금속 끝부분은 전하를 구리표면위의 뷰틸메틸설파이드 분자에 충전했다.

분자의 온도를 제어함으로써 연구팀은 이것인 직접적으로 분자의 회전을 제어할 수있다는 사실도 알아냈다. 이들은 이론적으로 우주에서 가장 차가운 절대영도에 가까운 섭씨 영하 267도에서 모터 회전을 가장 잘 추적해 낼 수 있었다.

그러나 보도는 이번 성과가 실제 자세한 계획에는 작은 문제가 있었다고 지적하기도 했다.

사이크스교수는 “일단 우리가 이들 모터가 작동할 수 있도록 필요한 온도를 알 게 된다면 실제로 작은 파이프를 포함하는 센서나 의약제조에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 또 파이프 벽에 대한 유동체의 마찰은 이작은 규모에서도 증가하게 마련인데 벽을 이 작은 모터로 덮으면 베어링처럼 유체를 돌게 하는데 도움을 줄 것으로 기대된다고 설명했다.

또 전기신호를 가진 분자 움직임을 짝짓게 하면 나노크기의 전기회로 속에 작은 기어를 만들어낼 수도 있으리란 전망이다. 이들 기어는 휴대폰 등에 사용되는 소형 미니어처딜레이라인에 사용될 수 있다.