인광 금속 착물을 이용한 광학 정보 암호화 및 광전자 재료 연구와 클렌부테롤 검출을 위한 혁신적 전기 화학 센서 개발 doc_id CNTS-00118885770_12

순후이빈 교수는 “현개 기존의 컴퓨터 암호화는 두 가지 형태가 있으며 한 가지는 하드웨어 암호화이고 다른 한 가지는 소프트웨어 암호화이며, 소프트웨어 암호화는 연산 방법(Algorithm)을 통해 실현되기 때문에 시간이 충분하면 해독할 가능성이 있으므로 세계 여러 나라들에서는 광자 컴퓨터의 하드웨어에 암호화를 실현하는 방법을 탐색하고 있다”고 설명하였다. 난징(南京)우전(郵電)대학 및 난징(南京)공업대학의 과학인원으로 구성된 연구팀은 연구과정에서 인광 금속 착물(Phosphorescent metal complexes)의 장 수명 발광(發光)우세를 활용하고 시간 분해된 이미징(Time-resolved imaging) 기술과 결합하여 기존의 정보 기록 기능만 있는 광학 정보 저장에 정보 보호라는 강력한 기능을 추가시켰다. 동 연구팀은 이번 연구를 통해 인광 금속 착물의 장 수명 발광(發光) 우세를 이용한 동시에 짧은 수명의 배경 형광과 결합하게 된다면 광학 신호를 복합하는 과정에서 발광(發光)의 ‘시간차이’를 이용하여 정보의 암호화와 암호 해독을 효과적으로 실현할 수 있다는 점을 발견했다. 이번 연구 담당자에 속하는 난징(南京) 우전(郵電)대학 유기전자 및 정보 디스플레이 중점 실험실 육성 기지 자오창(趙强) 교수는 시뮬레이션을 실행하면서 “연구팀은 정보를 인광 금속 착물에 기록할 때 일반적인 상태에서는 배경 형광 염료의 발광(發光)이 직접 인광 금속 착물의 광 신호를 커버하여 정보 암호화를 실현하였으며, 그다음 정보 암호 해독이 필요할 때 이런 두 가지 물체의 발광(發光) ‘시간차이’를 이용하고 시간이 분해된 이미징(Time-resolved imaging) 기술을 통해 발광(發光) 수명이 짧은 배경 형광을 찾아내고 인광 신호를 보류하면 정보를 해독하였다”고 설명했다. 안테나는 전자기장을 접수하고 방사하는 도구에 속하며 폭 넓게 응용되고 있고 광 밴드는 광학 안테나를 이용하여 나노 단위로 광 제어를 진행할 수 있다. 광 및 표면 플라즈몬(Plasmon) 커플링의 제어를 실현하기 위해 베이징(北京)대학 장자선(張家森) 교수 연구팀은 관련 연구를 실행하였는데 연구팀의 연구는 주로 광학 갭 나노 안테나에 집중되었으며 광학 갭 나노 안테나의 공진 특성에 대한 세밀한 연구를 기반으로 양징(杨景) 박사 등 연구인원들은 비대칭 광학 갭 나노 안테나를 이용하여 광의 커플링 및 방사방향의 제어를 실행하는 아이디어를 제시했다. 안테나는 골드 박막에서 제작된 두 개 부동한 길이의 갭 나노 안테나로 구성되었으며 부동한 공진 파장이 있고 동일한 주파수의 전자기장을 안테나에 발사할 시 부동한 위상을 생성시켜 광 및 표면 플라즈몬(Plasmon)커플링의 방향 제어를 실현할 수 있다. 스마트 광전자 재료 중의 ‘만능선수’로 되고 있는데 부동한 광을 발사할 수 있는 인광 금속 착물은 도대체 어떤 사물로 구성되는가는 현재 풀어야 할 과제로 남아 있다. 사실 인광 금속 착물은 유기물과 금속 이온이 상호 결합되어 형성된 무기물과 유기물 사이의 재료 유형에 속하고 있다. 최근 인광 금속 착물의 광전자 기능재료는 풍부한 여기(勵起) 상태 성격, 높은 인광 발사 효율, 긴 발광 수명 등 여러 가지의 성능 우세를 보유하고 있기 때문에 인광 광전자학과라는 ‘신흥 연구 학과’를 형성하고 있다. 순후이빈 교수는 “연구팀이 연구 개발한 인광 금속 착물은 국제에서 처음으로 세 가지 기능을 통합한 것이며 전기, 압력 및 기체의 자극에 뚜렷한 반응을 보이며 광전자 장치 개발 분야에서 거대한 응용 잠재력과 넓은 응용 공간을 나타내고 있다”고 설명했다. 원 녹색 광을 나타내는 금속 착물 파우더를 손으로 누르면 황색 광으로 변화되고 있으며 휘발성 기체를 접촉했을 때 황색 광은 다시 녹색으로 변화한다. 이런 특성을 이용하여 연구팀은 이런 유형의 재료로 황색 발광 박막을 개발했으며 특수한 방법으로 개발한 ‘기체 펜’으로 정보 기록을 실행하였다. 자오창(趙强) 교수는 “이번 연구를 통해 외계 마찰력과 기체 분위기뿐만 아니라 인광 금속 착물은 외부 전기장에서도 마찬가지로 자극 반응에 의한 흥미 있는 인광 변색 현상을 나타낼 수 있다는 점을 발견했다”고 설명했다. 자오창(趙强) 교수는 “재료가 다양한 자극 발광 반응을 나타낼 수 있는 것은 연구팀이 인광 착물의 배위자(Ligand)에 특수한 수소 공여체(供輿體)를 도입하여 극성이 외계환경의 변화에 따라 변화할 수 있게끔 하였으며 한 층 더 나아가 착물의 발광 성격에 뚜렷한 영향을 생성시켰기 때문이다”라고 해석했다. 클렌부테롤(Clenbuterol)은 한 가지 강한 선택성 β-효능제에 속하며 골격근의 단백질합성을 추진할 수 있고 체내 지방의 분해를 강화하며 지방의 합성을 억제할 수 있다. 동물이 식용한 후 지방이 체내에 침적되는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있으며 체내의 살 고기 및 지방의 비율을 높일 수 있다. 때문에 부분적인 상인들은 불법으로 축산업에 이용하고 있어 클렌부테롤이 동물 체내에 축적되게끔 하며 특히 간 조직에 축적될 수 된다. 사람들이 동 유형의 육류 제품을 식용한 후 클렌부테롤은 유리 지방산으로 분해되어 혈액 속에 들어가서 혈관 벽의 탄성을 감소시키고 혈압을 높게 하여 미세 혈관을 확장시키고 신경을 압박하며 근육 떨림, 심계 항진, 떨림, 두통, 구역질, 구토 등 증상을 일으키게 된다. 클렌부테롤이 인류 건강에 위협을 가져다주기 때문에 중국은 클렌부테롤이 축산업에 사용되는 것을 엄격히 금지하고 있지만 현재 불법으로 사용하는 상황이 심각하여 효율적이고 사용이 간편한 방법을 모색해야 하는 과제에 직면하여 있다. 현재 많이 사용되고 있는 클렌부테롤 검출 방법은 주로 고성능 액체 크로마토그래피(High performance liquid chromatography), 기체 크로마토그래피-질량분석법(Gas chromatography-mass spectrometry), 효소결합면역흡착검출방법(Enzyme-linked immunosorbent assay), 모세관 전기이동방법(Capillary Electrophoresis), 고체상 추출법(Solid Phase Extraction) 등이 포함되고 있다. 하지만 이런 방법은 대형설비가 필요하며 가격이 높고 조작이 복잡하며 시간과 인력이 많이 필요한 단점이 함유하고 있다. 최근 중국과학원 수저우(蘇州) 생물의학공정기술연구소 왕비더우(王弼陡) 연구원 연구팀은 일종 혁신적인 전기 화학 센서를 개발하여 클렌부테롤 검출에 이용하고 있다. 연구팀은 합성된 은 나노 입자 표면 및 금 전극 표면에 1.3.5-2.4.6-트리아진 - 트리 아미노를 수정했다. 결과, 동 화합물은 클렌부테롤분자와 여러 개의 수소 결합(Hydrogen bond)을 형성할 수 있는 것으로 나타났다.