한국연구재단은 김태규 부산대학교 교수 연구팀이 엑스선 분광법을 이용해 루테늄(Ru) 기반 물질의 광 변색 과정을 규명했다고 27일 밝혔다.

연구팀은 레이저 기술과 엑스선 분광법을 결합해 화학반응 과정을 밝혀내는데 성공했다. 레이저 기술은 다양한 분자와 전자 구조를 관찰하는데 사용돼 왔다. 연구팀은 1초에 1조번 이상 촬영할 수 있는 엑스선을 결합해 분자의 움직임, 전자의 재배치 과정의 정확한 정보를 확보했다.

이를 통해 연구팀은 용매에 녹아 있는 광변색 루테늄 기반 화합물의 광 변색 이성질체 반응 경로를 규명했다. 연구팀에 의하면 이는 화합물이 빛을 흡수한 뒤 분자의 특정 구조에 변화가 일어나서 색이 바뀌는 현상이다.

연구팀은 또 광 변색 화학반응이 단일 경로였던 기존 연구결과와 다르게 두 종류의 반응 경로가 경쟁적으로 일어난다는 사실을 확인하고 과정에서 발생하는 중요한 반응 중간체를 발견, 학계에 보고했다.

김태규 교수는 "루테늄은 광 스위치 소자와 태양광 전환 소재 등 기능성 소재에 자주 활용되는 원자로 원자의 흡수에너지 영역에서 엑스선 분광 측정에 성공한 것은 처음"이라고 설명했다,

이어 김 교수는 "이번 연구에서 개발된 엑스선 분광법을 바탕으로 다양한 에너지 소재의 작동 과정을 규명할 수 있을 것"이라고 연구 의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(전략공모, 기초연구실), 글로벌연구협력지원사업의 지원으로 수행됐다. 결과는 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 지난달 18일자 논문으로 게재됐다.