(연구배경) 물이나 액체 암모니아에 용해된 저에너지 전자쌍은 까다로운 환원 반응을 일으키는 강력한 환원제임
- 한편, 이는 생물학적 조직에 방사선 손상을 일으킬 수도 있음
- 과학자들은 그러한 용해된 유전체에 대해 많은 가설을 세웠지만 그 과정에 대한 지식은 아직도 불완전한 상태임
(연구개요) EU의 eDrop 프로젝트의 일부 지원을 받는 연구원들은 용매화된 이중전자의 형성 및 붕괴 과정을 발견함
- 연구팀은 프랑스의 SOLEIL 싱크로트론 시설에서 DESIRS 빔라인에 대한 실험을 수행함
- 이 실험을 통해 그들은 단일 나트륨 원자를 가진 작은 암모니아 방울에 자외선(UV) 광으로 여기함으로써 발생되는 이러한 전자쌍의 형성을 뒷받침하는 직접적인 증거를 발견함
- 이러한 연구 결과는 ‘사이언스’ 저널에 실림
(연구내용) 과학자들이 나르튬 원자를 포함하는 작은 암모니아 방울에 자외선 광으로 여기함으로써 이중전자가 형성될 때 발생하는 특이한 과정을 관찰할 수 있었던 것은 이번이 최초임
- ‘EurekaAlert!’ 보도 자료에 설명된 대로 이 과정에서 두 전자 중 하나는 인접한 용매 분자로 이동하고 다른 전자는 방출됨
- “놀라운 점은 이전에 훨씬 더 높은 여기 에너지에서 유사한 프로세스가 주로 관찰되었다는 것이다” (Sebastian Hartweg 박사, Synchrotron SOLEIL 역임, 현 독일 프라이부르크 대학 재임 중)
연구원들은 흥미로운 응용 가능성에 따라 방출된 전자에 초점을 맞춤
- 이 전자는 매우 낮은 운동 에너지로 생성되기 때문에 매우 느리게 움직임
- 또한 이 에너지는 전체 프로세스를 시작하는 조사된 UV 광으로 제어할 수 있음
- 따라서 용해된 이중전자는 저에너지 전자의 좋은 공급원이 될 수 있음
- 이러한 저에너지 전자는 다양한 화학 공정을 유발할 수 있음
- 보도 자료에 설명된 대로 생물학적 조직에 방사선 손상을 일으킬 수 있지만 합성 화학에서 효과적인 환원제 역할을 할 수도 있음
(연구결과) 가변 에너지로 느린 전자를 선택적으로 생성할 수 있다는 것은 향후 이러한 화학 공정의 메커니즘에 대한 보다 자세한 연구를 위한 길을 열어주었음
- 게다가 제어된 방식으로 전자에 공급되는 에너지는 환원 반응을 보다 효과적으로 만드는 데 사용될 수도 있음
- “이는 미래에 응용해 볼 수 있는 흥미로운 전망을 보여 준다. 우리의 작업은 이것에 대한 기초를 제공하고 이 이색적이고 여전히 수수께끼 같은 용해된 이중전자를 조금 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것이다" (Hartweg 박사)
- eDrop(Droplet Photoelectron Imaging)은 스위스 공공 연구 대학인 ETH Zurich에서 기획 조정하고 있으며, 이 프로젝트는 2024년 10월에 종료됨
eDrop
- 펀딩 : EXCELLENT SCIENCE - ERC
- 기간 : 2018.11.01.~2024.10.31.
- 예산 : 약 250만 유로 (EU 지원 100%)
- 총괄 : EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH (스위스)
