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- 유리에 균열이 생기면 몇 초 안에 스스로 복구할 수 있다.
- 자가 치유는 펩타이드와 물 분자 사이의 비공유 수소 결합의 재배열에 기반
- 펩타이드 유리는 친수성 표면에 강하게 접착되므로 접착층 역할도 할 수 있다
- 다층 렌즈는 각 층이 긁힘 방지, 김서림 방지 등 서로 다른 기능 제공

비디오: 새로운 유형의 유리는 스스로 수리된다.
짧은 사슬 아미노산으로 만든 자가 치유 유리

짧은 사슬 아미노산과 같은 펩타이드로 만들어진 새로운 유형의 유리는 스스로 복구할 수 있으며 친수성 표면에 매우 단단히 부착된다는 사실을 연구자들이 발견했다. 이러한 인상적인 특성의 이유는 물과 접촉하면 펩타이드 분자가 전형적인 유리의 무정형 구조로 배열된다. 이 슈퍼글래스는 어떤 용도로 사용될 수 있을까? 

비결정질의 응고된 규산염 용융물의 생산과 재활용은 에너지 집약적이다. 유리가 보편적으로 가치 있는 특성을 유지하려면 1,000도가 넘는 온도에서 유리 성분인 모래, 석회석, 탄산나트륨 또는 사용된 유리 파편을 함께 녹여야 하기 때문이다.

아미노산으로 만든 새로운 유리

연구원들이 펩타이드로 유리를 만들었다. 이는 인슐린이나 일부 항생제와 같은 호르몬에서 실제로 발생하는 짧은 아미노산 사슬이다. “우리는 티로신 트리펩타이드가 비정상적으로 물에 용해된다는 사실을 발견했다. 게다가 물이 증발하면 자연적으로 무정형의 단단한 유리로 조립된다"고 Tel-Aviv 대학의 Gal Finkelstein-Zuta와 그의 팀은 설명했다. 새로운 펩타이드 소재는 유리처럼 투명하고 굴절률도 비슷하다.

조사된 티로신 트리펩타이드는 수용성인 동시에 발수성이다. 이러한 이유로 물 분자와 무질서한 결합을 형성한다. 동시에, 분자 사이의 강한 수소 결합은 펩타이드 물질을 안정화시키고 강하게 만든다. 특별한 점은 일반적으로 펩타이드가 전형적인 유리의 구조화되지 않은 무정형 배열을 형성하는 대신 규칙적이고 규칙적인 결정 구조로 조립된다는 것이다.

▲ 연구원들이 펩타이드로 유리를 만들었다. 이는 인슐린이나 일부 항생제와 같은 호르몬에서 실제로 발생하는 짧은 아미노산 사슬이다.

자가 치유 유리

이것이 다가 아니다. 새로운 펩타이드 유리에 균열이 생기면 몇 초 안에 스스로 복구할 수 있다. 당신이 해야 할 일은 습한 환경에 두는 것뿐이다. "자가 치유는 펩타이드와 물 분자 사이의 비공유 수소 결합의 재배열에 기반을 두고 있다"고 Finkelstein-Zuta와 그의 팀은 설명했다. 반대로 연구진은 유리를 너무 많이 탈수하면 유리가 깨질 수 있다는 사실을 발견했다.

트리어 대학교(University of Trier)의 Silvia Marchesan에 따르면, 펩타이드 유리의 자가 치유 능력은 재활용이 가능함을 시사한다. 연구팀은 “대부분 유리 같은 물질은 분해되지 않기 때문에 재활용 가능한 대체 물질의 개발이 가장 중요하다”고 말했다.

"자가 치유는 펩타이드와 물 분자 사이의 비공유 수소 결합의 재배열에 기반을 두고 있다

고성능 기술 적용

또한, 펩타이드 유리는 친수성 표면에 강하게 접착되므로 접착층 역할도 할 수 있다. 예를 들어, 연구자들은 두 개의 현미경 유리를 서로 붙이는 데 이를 사용했는데, 이 유리는 최대 5kg의 하중까지 서로 계속 달라붙었다. 이러한 속성은 가능한 많은 응용 프로그램을 열어준다.
“다른 재료의 층을 연결하고 렌즈를 만드는 데 접착제로 사용할 수 있다. 다층 렌즈는 각 층이 긁힘 방지, 김서림 방지 등 서로 다른 기능을 제공할 수 있기 때문에 고성능 기술에 대한 수요가 높다”고 Marchesan은 설명했다.
(Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07408-x)
출처: Nature

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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