사진/왼쪽부터 중앙대 화학과 옥강민 교수, 중앙대 대학원 화학과 오승진 석사과정

[박영성 기자]중앙대(총장 김창수)는 화학과 옥강민 교수 연구팀이 새로운 준안정 층상구조 고체화합물인 Li2Mo3TeO12를 발견하고, X-선 회절 실험을 이용해 이 물질이 열역학적으로 안정한 폴리옥소메탈레이트로 전환되는 고체화학반응 메커니즘을 최초로 규명했다.

연구팀은 매우 뒤틀린 배위환경을 지니는 단위체로 구성된 준안정상태의 층상 구조 고체화합물인 Li2Mo3TeO12를 수열반응을 이용해 최초로 합성했다. 또한, Li+ 이온교환반응을 통해 이 준안정 층상화합물이 열역학적으로 안정한 폴리옥소메탈레이트로 전환되는 고체화학반응을 X-선 회절 실험을 통해 관찰하고, 이때 얻어진 반응속도론적 데이터를 이용해 고체화학반응의 타당한 메커니즘을 제시했다.

준안정 고체화합물을 탐색해 발견하는 것은 우수한 특성을 지니는 새로운 재료물질을 합성하려는 화학자들에게는 큰 숙제로, 지속적인 노력이 행해지고 있는 분야다. 고온/고압 하에서 진행되는 고체화학반응의 정확한 메커니즘을 밝히기 위해서는 고에너지의 단색파장 광원과 특별히 제작된 반응장치를 활용한 실험이 필요하다.

연구팀은 수열반응으로 적합한 반응조건을 찾아 새로운 층상의 준안정 텔루라이트 물질을 합성하고, 분말 X-선 회절을 이용하여 이 준안정 층상 물질이 열역학적으로 안정한 폴리옥소메탈레이트로 전환되는 반응의 메커니즘을 제시했다. 이 연구결과는 새로운 준안정 물질 탐색 및 고체재료물질의 상변화 연구에 중요하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

중앙대 화학과 옥강민 교수가 연구 책임자, 석사과정 오승진 대학원생이 제1저자, 충북대 화학과 유태수 교수와 임성지 대학원생이 공동 연구자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업(핵심연구)의 지원을 받아 진행됐다.

연구 성과는 ChemPubSoc Europe에 의해 발행되는 세계적인 화학 저널인 케미스트리 유로피언 저널’(Chemistry – A European Journal)에 표지논문으로 게재됐다.

한편, 이 논문은 심사위원 만장일치로 ‘매우 중요한(very important)’ 논문이라는 평가를 받아 VIP(Very Important Paper)로 선정됐다. VIP paper는 투고되는 모든 논문 중에서 상위 평가 논문 5% 이내만 선정이 된다.