연구팀에 따르면 반응성이 높은 라디칼의 성질을 활용할 수 있도록 개발한 리간드를 이용하여 T자 형태의 니켈 착물을 만들었다. 니켈 착물의 소분자 활성 반응을 검증한 결과 수소·일산화탄소·이산화탄소·에틸렌 등의 작은 분자를 상온·상압에서도 성공적으로 활성화함을 확인했다는 것.

리간드는 니켈과 같은 금속이 T자 형태를 갖게 만들어 홀전자(짝지어지지 않은 전자)가 비어 있는 공간에 쉽게 존재하도록 디자인됐다. 이러한 특성으로 라디칼이 외부 반응물과 쉽게 반응할 수 있게 돼 활성이 어려운 소분자들과 상온·상압에서도 효율적으로 활성화됐다.

이윤호 교수는 "이 연구성과는 촉매 개발에 있어 금속 라디칼을 이용하는 새로운 방안을 제시하는 것으로, 화학공학과 협력해 미래 화학 산업에서 사용될 수 있는 저가 금속촉매 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다"며 "미래의 환경친화적 화학 산업을 위한 새로운 패러다임을 구축하는 방법론을 제시한다"고 말했다.

한편 라디칼은 짝지어지지 않은 하나의 전자(홀전자)를 갖는 화학종을 지칭한다. 일반적으로 원자는 궤도함수에 전자가 2개씩 짝을 지어 안정하게 수용되지만, 라디칼의 경우 전자가 짝을 이루지 않은 상태로 존재해 반응성이 매우 높은 것이 특징이다.

현재 화학산업에서는 촉매의 활용이 필수적이다. 그러나 수소·일산화탄소 등의 작은 분자를 활성화하기 위해서는 비싸고 매장량이 적은 백금 같은 귀금속과 고온·고압의 상태가 필요하다. 반면 자연계의 효소들은 니켈, 철과 같이 값이 싸고 풍부한 금속만으로 저온·저압에서도 작은 분자를 활성화 시킨다. 연구팀은 이번 연구에서 자연계의 원리를 통해 상온·상압에서도 효율적으로 기능하는 촉매 기술을 찾고자 했다. 김달호 기자

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