김묘정 | 연세대학교 화학과 조교수, myokim@yonsei.ac.kr 서 론 분자의 구조는 물리적·화학적 성질과 기능을 결정하는 핵심 요소로, 유기합성에서는 원하는 구조를 효율적으로 구축하고 변환하기 위한 다양한 전략이 발전해 왔다. 최근에는 분자의 주변부 작용기를 변환하는 것을 넘어, 핵심 골격 자체를 직접 재구성하는 골격 편집(skeletal editing)이 새로운 합성 전략으로 주목받고 있다. 골격 편집은 분자를 구성하는 원자의 삽입, 삭제, 또는 교환을 통해 분자의 원자 조성과 연결 방식을 변화시켜 기존 합성 전략으로는 구현하기 어려운 분자 골격 간 전환을 가능하게 한다. 이러한 특성으로 인해 골격 편집은 이미 합성된 복잡한 분자의 후기 단계 분자 편집(late-stage molecular editing)은 물론, 핵심 골격을 변형하여 생물학적 활성을 유지하거나 개선한 유사 구조를 설계하는 스캐폴드 호핑(scaffold hop

최한별, 이원태* | 경북대학교 화학교육과 조교수, ciel@knu.ac.kr 서 론 전기자동차와 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)의 보급 확대와 함께 차세대 에너지 저장 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 높은 에너지 밀도와 긴 수명, 우수한 안전성을 동시에 만족하는 소재 개발이 요구되지만, 기존의 조성 최적화와 원소 치환 전략만으로는 성능 향상에 한계가 있다는 인식이 확산되고 있다. 이러한 배경에서 최근 주목받 고 있는 새로운 재료 설계 전략이 바로 고엔트로피 에너지 소재(High-Entropy Energy Materials, HEEMs)이다. 고엔트로피 개념은 2004년 Yeh와 Cantor 연구진이 각각 제안한 고엔트로피 합금(High-Entropy Alloy)에서 시작되었다.[참고문헌 1, 2] 기존 재료가 하나 또는 두 개의 주요 원소를 중심으로 설계된 것과 달리, 고엔트로피 소재는 다섯 개 이상

이용호 | 고려대학교 화학과, 부교수, yholee@korea.ac.kr 새로운 분자를 만드는 일은 오랫동안 ‘쌓아 올리는’ 작업이었습니다. 유기합성화학자는 값싸고 구하기 쉬운 출발물질에서 시작하여 결합을 하나씩 만들어 가며 목표 분자에 이르는 길을 설계해 왔고, 역합성 분석(retrosynthetic analysis)이라는 강력한 사고의 틀은 20세기 유기합성을 천연물 전합성의 시대로 이끌었습니다. 이 전략은 지금도 유효하며, 오늘날의 정밀화학, 제약, 소재 산업은 모두 그 성과 위에 서 있습니다. 그러나 실제 연구 현장에서 우리가 마주하는 질문은 조금 다른 모습을 하고 있습니다. 신약 후보 물질의 대사 안정성을 높이기 위해 고리를 이루는 탄소 하나를 질소로 바꾸어 보고 싶을 때, 5원 고리를 6원 고리로 늘려 활성을 비교해 보고 싶을 때, 우리는 그 분자를 처음부터 다시 합성해야 했습니다. 원자 하나를 바꾸는 대가로 합성 경로 전체를 새로 설

권태진 | 제주대학교 화학코스메틱스학과 조교수, tjkwon@jejunu.ac.kr 서 론 우리가 ‘고체’라고 하면 가장 먼저 떠올리는 것은 소금이나 다이아몬드처럼 원자 또는 분자가 규칙적인 격자로 배열된 결정형 고체(crystalline solid)이다. 결정형 고체에서 기계적 강성은 격자 위치에서 벗어나려는 입자에 강한 복원력이 작용하는 데서 비롯된다.[참고문헌 1] 반면 우리 주변에는 젤리나 젤 타입 화장품처럼 결정 격자를 갖지 않으면서도 고 체적 특성을 나타내는 다양한 젤상 물질이 존재한다. 이 중 콜로이드 젤(colloidal gel)에서는 입자들이 시스템 전체를 가로지르는 성긴 그물망을 이루어 다공성 네트워크를 형성하며, 기계적 강성은 이 연결성에서 기인한다.[참고문헌 2] 이러한 콜로이드 젤은 입자 간 인력이 열에너지(kBT )보다 충분히 클 때 형성되며, 이때의 결합은 공유 결합과 같은 영구적 결합이 아니라 끊어지고 다시

유찬희, 김민기, 이강문* | 강원대학교 화학과 교수, kangmunlee@kangwon.ac.kr 서 론 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, OLED)는 자발광 특성과 우수한 색 재현성을 바탕으로 스마트폰, 텔레비전, 웨어러블 기기, 자동차 및 확장현실(extended reality, XR) 디스플레이의 핵심 기술로 자리매김하였다. 특히 OLED는 별도의 백라이트 없이 스스로 빛을 방출할 수 있어 높은 명암비와 넓은 시야각을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 유연하거나 곡면형 디스플레이 구현이 가능하다는 점에서 차세대 디스플레이 기술의 표준으로 평가받고 있다. OLED 기술 발전 과정에서 가장 중요한 전환점 중 하나는 인광 발광체의 도입이었다. 형광 발광체는 전기적으로 생성되는 여기자의 약 25%만을 발광에 활용할 수 있는 반면, 인광 발광체는 단일항 및 삼중항 여기자를 모두 이용 할 수 있어 이론적

박정빈 | 한국교원대학교 화학교육과 조교수, cbpark@knue.ac.kr 서 론 바이러스는 지구상에서 가장 단순하면서도 가장 정교한 나노기계 중 하나이다. 특히, 이중가닥 DNA(dsDNA)를 유전체로 갖는 박테리오파지는 세균을 숙주로 삼으며, 그 감염 과정에서 물리화학적 현상이 수반된다. 박테리오파 지의 생활사는 크게 두 단계로 나눌 수 있다[그림 1(A), (B)]. 첫째, 복제 과정에서 수십 마이크로미터(μm)에 달하는 유전체 DNA를 수십 나노미터(nm) 크기의 단백질 껍데기인 캡시드(capsid) 안에 고밀도로 포장하는 단계(pack-aging)이다. 둘째, 숙주 세균에 부착한 후 포장된 DNA를 세균 세포 안으로 신속하게 방출(ejection)하는 단계이다. DNA 포장 과정에서 DNA는 생리적 조건보다 훨씬 높은 밀도로 압축되어, 캡시드 내부 압력은 수십 기압(atm)에 이르게 된다. 이처럼 DNA 포장 과정이 완

김희정, 김선빈, 김지환, 정준영* | 국민대학교 화학과 조교수, jjoung@kookmin.ac.kr 서 론 유기반응 예측은 신약 개발, 유무기 소재 합성, 화학 공정 최적화 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 과제로 자리 잡고 있다. 생성물 구조, 반응 경로, 선택성, 수율, 부반응 발생 가능성 등을 사전에 예측할 수 있다면, 실험에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 줄이고 보다 효율적인 합성 전 략을 수립할 수 있다. 전통적으로 유기반응 예측은 반응 메커니즘과 작용기 변환에 관한 전문가의 경험적인 지식에 의존해 왔다. 이를 모방한 규칙 기반(rule-based) 접근법은 미리 정의된 반응 규칙을 데이터베이스화하고, 주어진 기질에 적합한 규칙을 탐색하는 방식으로 작동한다. 이러한 접근법은 일반적인 반응 유형에 대해서는 높은 정확도를 보이지만, 새로운 반응 유형이나 희귀한 반응에 대한 일반화 능력이 제한적이다. 또한 방대한 반응 규