차세대 탄소중립 다공성 소재로 각광받고 있는 금속-유기 구조체는 이산화탄소의 분리, 저장 등의 다양하게 응용 가능하다. 특히 금속-유기 구조체는 구조적 설계가 가능한 특성에서 다른 물질과 차별화되는 장점을 지닌다.

UNIST(총장 이용훈) 화학과 최원영 교수팀은 다공성 물질에서 발견되는 금속 클러스터에 주목해 미래 다공성 물질을 설계할 수 있는 중요한 단서를 발견했다. 지르코늄 금속–유기 다공성 나노 구조체는 안정성이 뛰어나 응용 범위가 넓은 대표적인 금속-유기 다공성 소재다. 이번 연구에서는 이를 활용한 14종의 새로운 금속 클러스터가 탄소중립 다공성 구조체에 구현될 수 있음을 밝혔다.

또한 연구팀은 아직 구현되지 않은 다양한 분자 금속 클러스터들을 ‘미래 다공성 물질의 금속 클러스터’로 제안하고 이를 위한 실용적인 합성 전략도 함께 제시했다. 그동안 새로운 유기연결제에 주목하던 기존 합성 전략과 달리, 본 연구는 구조를 예측하기 어려웠던 금속 클러스터의 새로운 후보군들을 제시했다

제 1저자인 남동식 연구원은 “지르코늄 금속 클러스터가 구조에 따라 분자 흡착 및 촉매 특성이 달라지는 점을 비추어볼 때, 새로운 지르코늄 금속 클러스터가 가져올 특성이 매우 기대된다”고 전했다.

최원영 화학과 교수는 “아직 관심을 받지 못했던 금속 클러스터가 탄소중립 분야에 사용되는 차세대 다공성 소재의 발견을 빠르게 앞당길 단서가 되어줄 것”이라고 기대했다.

최원영 교수 연구팀 남동식, 김지연 연구원이 참여한 이번 연구결과는 저명 국제학술지인 셀(Cell)의 자매지인 트렌즈 인 케미스트리(Trends in Chemistry)에 4일(화) 공개됐다.

연구 수행은 한국연구재단(NRF)의 중견연구자지원사업, 미래수소원천기술개발사업, 전문연구정보활용사업, 선도연구센터지원사업(SRC), 글로벌박사양성사업(GPF)과, 울산과학기술원(UNIST)의 지원으로 이뤄졌다.