최근 일본 오키나와 과학기술연구소(OIST)가 독일, 러시아 과학자들과 협력해 새로운 메탈로센 화합물 개발에 성공했다. 이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널 최신호에 게재됐다.
메탈로센은 다용도성과 특별한 "샌드위치" 구조로 알려진 유기금속 화합물입니다. 과학자들은 금속-유기 화합물의 화학적 특성에 대한 선구적인 연구로 1973년 노벨 화학상을 수상했습니다.
메탈로센은 다양한 원소를 "샌드위치"하여 다양한 화합물을 형성할 수 있기 때문에 다용도성이 있습니다. 이는 폴리머 생산, 혈액 내 포도당 수준을 측정하는 포도당 측정기, 방해석 태양 전지 및 촉매제 생산을 포함한 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 메탈로센의 화학 구조는 최대 20개의 전자로 복합체를 형성할 수 있지만, 18-전자 구조가 가장 안정적인 버전이기 때문에 가장 선호됩니다.
연구진에 따르면, 18개 이상의 전자를 갖는 경우는 드물다. 왜냐하면 18개 이상의 전자를 초과하면 메탈로센의 화학 결합이 늘어나거나 끊어지고 구조가 변경되기 때문이다. 연구팀은 이번에는 19-전자 메탈로센에 두 개의 전자를 더 추가하여 21-전자 메탈로센을 생성했습니다. 이전에는 대부분의 사람들이 이것이 불가능하다고 생각했지만 새로 개발된 21-전자 메탈로센은 용액 상태와 고체 상태 모두에서 안정적이며 장기간 보관이 가능합니다.
이 새로운 메탈로센을 통해 연구자들은 의학, 촉매 및 에너지에 사용되는 새로운 물질을 만들어 중요한 글로벌 문제를 해결하고 인간 삶의 질을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있습니다.
메탈로센의 샌드위치 구조는 쉽게 변경될 수 있기 때문에 이번 연구에서 가장 어려운 부분은 샌드위치 구조를 변경하지 않고도 질소가 코발트에 성공적으로 결합되었음을 증명하는 것입니다. 연구진은 또한 메탈로센이 모든 이웃 탄소 원자에 올바르게 결합되어 있고 질소 원자가 코발트 원자에 연결되어 있음을 엄격하게 증명해야 했습니다.
