단백질에 결합된 망막(retinal)은 단백질 환경에 따라 흡수 파장이 상당히 달라지는 크로모포어(chromophore)이다. 이는 동물의 시각에 핵심적인 구성요소이며, 특정 미생물에서 빛을 대사 에너지로 전환하는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 시간 의존적 밀도범함수이론(time‐dependent density functional theory)을 사용하여 여러 조건에서 양성자화된 쉬프 염기(protonated Schiff base) 형태의 all‐trans‐retinal의 흡수 파장을 계산하고, 전기정적 상호작용이 색조 조절(color‐tuning)에 중요함을 보였다. 또한 구조적 변화 역시 흡수 파장에 어느 정도 영향을 미친다.

PDA 기반 센서 시스템을 통해 수용액에서 수행되었다. 마지막으로 결정 구조와 밀도 범함수 이론(DFT) 계산을 통해 HP 킬레이터의 최저 에너지 구조를 얻었다.

단백질에 결합된 망막(retinal)은 단백질 환경에 따라 흡수 파장이 상당히 달라지는 크로모포어(chromophore)이다. 이는 동물의 시각에 핵심적인 구성요소이며, 특정 미생물에서 빛을 대사 에너지로 전환하는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 시간 의존적 밀도범함수이론(time‐dependent density functional theory)을 사용하여 여러 조건에서 양성자화된 쉬프 염기(protonated Schiff base) 형태의 all‐trans‐retinal의 흡수 파장을 계산하고, 전기정적 상호작용이 색조 조절(color‐tuning)에 중요함을 보였다. 또한 구조적 변화 역시 흡수 파장에 어느 정도 영향을 미친다.

PDA 기반 센서 시스템을 통해 수용액에서 수행되었다. 마지막으로 결정 구조와 밀도 범함수 이론(DFT) 계산을 통해 HP 킬레이터의 최저 에너지 구조를 얻었다.

코로나19에 대한 우려로 인해 한국의 대학들은 2020년 봄학기에 대부분의 화학 교과에서 온라인 수업으로 전환하였다. 온라인 강의는 이전 학기들에는 소수의 교과에서 이미 제공되어 왔으나, 대부분의 강의를 온라인으로 제공한 것은 전례가 없는 일이다. 본 고에서는 주로 저자와 동료들의 경험에 기초하여 2020년 봄학기 동안 화학 분야 고등교육이 어떻게 이루어졌는지를 서술하고, 공유하고자 하는 통찰을 다룬다. 인정하건대 이러한 경험은 제한적이며, 여전히 해결되지 않은 과제들이 존재한다.

디케토피롤로피롤-벤조트리아졸(Diketopyrrolopyrrole-benzotriazole, DPP-BTz) 기반 도너-억셉터 공중합체는 유기 박막 트랜지스터(organic field-effect transistors, OFETs)를 위한 유망한 반도체이나, 사슬 내부의 평면성(planarity)과 사슬 간 π-π 적층(interchain π-π stacking) 간의 상호작용은 아직 충분히 규명되지 않았다. 본 연구에서는 DPP 락탐(lactam) 곁사슬 조성의 변화를 통해 플루오르화(fluorination)가 분자 형상과 포장(packing)에 미치는 영향을 분리하고자, 다양한 조성을 갖는 디티에닐-DPP-BTz 공중합체를 체계적으로 연구하였다(알킬/플루오로알킬 = 10:0, 7:3, 5:5, 3:7). 박막은 자외-가시광(ultraviolet-visible) 분광법, 입사각 변조 X선 회절(grazing incidence X-ray diffraction), 밀도 범함수 이론(density functional theory) 시뮬레이션으로 특성화하였고, 함정 밀도(trap density of states)를 포함한 전하 이동 특성은 OFET에서 평가하였다. 플루오로알킬 분획을 증가시키면 π-π 적층 거리는 단축되지만 동시에 골격(backbone) 비틀림(torsion)은 증가하여, 강화된 사슬 간 상호작용과 감소된 사슬 내 공액(intrachain conjugation) 사이의 상충(trade-off)이 나타남을 보여준다. π-π 간격이 더 조밀해짐에도 불구하고, 플루오르화가 높을수록 소자에서 점점 더 낮은 드레인 전류와 이동도(mobility)가 관찰되어, 근소한 π-π 조임(marginal π-π tightening)보다는 전하 수송을 지배하는 것은 골격의 평면성(planarity)과 강성(rigidity)임이 확인되었다. 이러한 결과는 도너-억셉터 고분자에 대한 실용적인 설계 원칙을 제공한다. 즉, 형상 잠금(conformational locking)을 통해 골격 평면성을 유지하되, 공정성(processability)을 보장하면서도 비틀림 페널티(torsional penalty)를 도입하지 않도록 곁사슬 화학을 활용하라는 것이다. 본 연구에서 제시된 구조-물성 상관에 대한 통찰은 DPP-BTz 시스템을 넘어서는 곁사슬 엔지니어링을 위한 전이 가능한 지침을 제공한다.

그리고 PDT에 의한 항암 치료제로서, 'one-for-all' 및 다기능 제제를 위한 잠재적 전략을 보여주었다.

우리는 c-면(c-cut) 사파이어 기판(0001) 위에 Cr-도핑된 VO 2 박막(V 1− x Cr x O 2 , 0 ≤ x ≤ 0.15)을 제조하였다. VO 2의 절연체-금속 전이(IMT) 거동은 상전이점 근처(T c ~ 340 K)에서 저항 및 투과율 측정을 통해 관찰하였다. 금속-절연체 전이 시작점(T HE)은 x ≤ 0.03에서 350 K로 거의 일정하게 유지된 반면, 절연체-금속 전이 시작점(T HS)은 x = 0에서 308 K에서 x = 0.05에서 326 K로 이동하였으며, 이는 Cr-도핑된 VO 2 격자가 VO 2의 T c 이하에서 유의미하게 안정화됨을 시사한다. 상전이의 급격함을 반영하는 T HS와 T HE의 차이 및 열 순환 간 간격(히스테리시스 갭)은 V 1− x Cr x O 2에서 x = 0.03–0.05에서 최소였다. Cr-도핑된 VO 2의 이러한 급격한 상전이는 민감한 온–오프 응용에 대해 고유하게 유리할 것으로 기대된다.

생체 내에서 차아염소산염( HOCl/ClO − )을 검출하는 능력은 감염을 확인하고 시각화하는 데 매우 중요하다. 여기서는 ClO − 를 감지하는 동시에 세균을 살해하는 작용을 하는 이미다졸리닌-2-티온( R 1 SR 2 ) 프로브의 사용을 보고한다. N 2 C=S 작용기는 여러 전형적인 반응성 산소종(ROS) 중에서 ClO − 를 인식하고 탈황화(desulfurization)를 통해 이미다졸리움 작용기( R 1 IR 2 )로 전환할 수 있다. 이는 UV–vis 흡수 및 형광 방출 분광법을 통해 관찰되었으며, 높은 형광 방출 양자수율(Փ F = 43–99%)과 큰 스톡스 천이(∆v∼115 nm)가 나타났다. 또한 ClO − 로 DSM 프로브를 처리하여 제조한 DIM 프로브는, 약제내성 세균인 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA) 및 광범위 스펙트럼 β-락타마제 생성 대장균(ESBL-EC)뿐 아니라 대장균( E. coli )과 황색포도상구균( S. aureus )에 대해서도 항균 활성을 나타냈다. 이러한 결과는 DSM 프로브가 형광성 프로브이자 세균 살해제라는 이중 역할을 수행할 수 있는 큰 잠재력을 지니고 있음을 시사한다.

본 연구에서는 단순 볼 밀링(ball-milling) 방법을 통해 (MoCl5)2를 도핑제로 사용하여, 산화아연, 산화지르코늄, 산화텅스텐, 산화스트론튬 티탄산(strontium titanium oxide)과 같은 금속 산화물을 이용함으로써 가시광선 활성의 나노 크기 광촉매를 합성하고자 하였다. 푸리에 변환 적외선 분광(Fourier-transform infrared spectroscopy) 데이터는 몰리브덴이 도핑된 모든 금속 산화물(MoMOs)에서 M-O-Mo 결합(M = Zn, Zr, W, SrTi)의 존재를 확인하였으나, 가시광선 하에서 블룸(bloom)을 형성하는 Microcystis aeruginosa의 성장을 농도 의존적으로 최대 10 mg/L까지 억제한 것은 MoZnO뿐이었다. 또한 FESEM 및 XRD를 이용한 MoZnO의 구조적 특성 분석에서는 약 4 nm 크기의 전형적인 육방정계(wurtzite) 나노결정 형성이 나타났다. 하이드록실 라디칼(·OH), 반응성 산소종(ROS), 지질 과산화(lipid peroxidation) 분석 결과, 가시광선 하에서 MoZnO에 의해 생성된 ·OH가 M. aeruginosa의 지질 막을 과산화하는 것으로 보였으며, 그 결과 세포내 ROS가 증가하고 결과적으로 남조류의 응집이 유도되었다. 이러한 결과는 나노 크기 MoZnO 광촉매가 저비용의 볼 밀링 방법으로 용이하게 합성될 수 있으며, 유해한 조류 블룸 감소와 같은 생물학적 응용에 활용될 수 있음을 입증하였다. 더 나아가 본 연구는 단순 볼 밀링 방법이 가시광선 활성 도핑된 금속 산화물의 합성을 위한 쉽고 친환경적이며 규모 확장이 가능한 경로를 제공할 수 있음을 시사한다.

DFT-D3를 통해 1-(pyridin-2-yl)ethylamine에 대한 새로운 키랄 분리 방법을 개발하고, 그 근본적인 에너지론을 조사하였다.