거울상 분자들의 미묘한 물성 차이

분자의 세계에는 같은 개수의 원자를 가지며, 전체적으로 같은 구조를 가지고 있지만, 절대 서로 겹쳐지지 않는 분자들이 있다. 마치 인간의 오른손, 왼손처럼 거울로 비춰보았을 때에만 겹쳐지는 거울상 분자들이 그런 것들이다. 일상에서 찾아볼 수 있는 화합물로는, DNA나 amino acid 등이 있으며, 약학계에서는 이러한 거울상 분자들이 인체에 섭취되었을 때 발하는 효과가 굉장히 다르기 때문에, 거울상 분자들을 분리하기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있다. 이처럼 거울상 분자들의 물성 차이를 정확히 알아내는 것은 중요한 일이지만, 실제로 두 거울상 분자들의 물성 차이는 굉장히 작기 때문에 그 동안 이론적으로는 이미 밝혀진 데에 반해, 실험적으로 이론을 뒷받침하지 못하고 있던 실정이다.

최근, 프랑스의 INRS 팀을 필두로 한 연합 연구팀은 amphor photoionization 을 초고속 레이저를 통해 관찰하여, 물성 차이를 밝혀내는 데에 성공하였다. 연구팀은 원형 편광을 초고속 레이저를 통해 방출하여, camphor 분자에 조사하였고, 편광된 레이저 빛이 서로 다른 구조 특성에 따라 서로 다른 방향으로 전자가 방출되도록 하였다. 이를 통해, 연구팀은 레이저 조사 중에 일어나는 camphor 분자의 반응 중, 비선형적인 특성을 정밀하게 측정할 수 있었다.

결과적으로, 두 거울상 분자에서 나오는 각각의 전자는 서로 다른 속도로, 반대 방향으로 이동하는 것이 보여졌는데, 두 거울상 분자 중 한 분자가 다른 분자에 비해 7x10-18 초 정도 앞선다는 것이 측정되었다. 이러한 측정 결과는 기대되었던, 이론적 예상치와도 굉장히 흡사하여, 실험의 유효성을 강화시킬 수 있었다.

 

관련연구자: S. Beaulieu et al

관련기관: INRS/CNRS/CEA/UPMC/University of Bordeaux/Weizmann Institute

과학기술분류: 물리학,화학

본문키워드(한글): 거울상 분자,물성

본문키워드(영문): chiral molecules,property

원문언어: 영어

국가: 프랑스

원문출판일: 2017-12-08

※ 출처: http://science.sciencemag.org/content/358/6368/1288