최신 논문

Article: 원시 지구 화학적 환경에서 기계적 힘에 의한 미네랄 매개 탄수화물 합성

Mineral-mediated carbohydrate synthesis by mechanical forces in a primordial geochemical setting

doi: 10.1038/s42004-020-00387-w

Formose 화학은 탄수화물에 대한 프리바이오틱(Prebiotic) 경로로 제안되었지만 선택성을 부여하는 단순한 메커니즘은 거의 존재하지 않는다. Hadean 환경에 존재한다고 생각되는 다양한 미네랄은 기계 화학적 탄수화물 합성의 산물 분포를 펜토스(Pentose)와 헥소스(Hexose) 쪽으로 편향시키는 것으로 나타났다.

Article: 모델 멤브레인과 상호 작용하는 금 나노 입자의 크기 의존성

Size dependency of gold nanoparticles interacting with model membranes

doi: 10.1038/s42004-020-00377-y

시트레이트(Citrate)로 안정화된 금 나노 입자는 다양한 응용 분야에서 사용되지만 지질막과의 상호 작용은 아직까지 완전히 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 POPC 및 DOPC 소포와의 상호 작용에 대한 나노 입자 크기의 영향을 실험적으로 확인하였다.

Article: 화학 반응 네트워크(Chemical reaction networks)의 비평형 열역학(Nonequilibrium thermodynamic)에 대한 미결 문제들

Open questions on nonequilibrium thermodynamics of chemical reaction networks

doi: 10.1038/s42004-020-00344-7

CRNs (Chemical reaction networks)는 반응이 비선형적이고 복잡하게 연결되어 있으므로 원형 복잡계(Prototypical complex systems)이며, 생명계(Living systems)를 이해하는데 필수적이다. 저자들은 비평형 열역학(Nonequilibrium thermodynamic)의 최신 개발 동향이 어떻게 CRNs가 에너지를 이용하고 복잡한 반응을 수행하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 이 분야의 미결 문제들에 대해 설명하였다.

Article: In situ 및 operando XAFS에 의한 마이크로파 조사(Microwave irradiation) 조건에서 담지 백금 나노 입자(Supported platinum nanoparticles)의 온도 조사

Probing the temperature of supported platinum nanoparticles under microwave irradiation by in situ and operando XAFS

doi: 10.1038/s42004-020-0333-y

마이크로파 조사는 고체 촉매의 직접적이고 집광 가열(Focused heating)을 가능하게 하지만, 온도 제어는 아직까지 중요한 해결 과제로 남아있다. 본 연구에서는 γ-Al2O3과 SiO2 담체(Supports)에서의 백금 나노 입자의 국소 온도를 in situ XAFS와 operando XANES 분광학을 이용하여 설명하고 있다.

Article: 우수한 방오 코팅(Antifouling coatings)을 가능하게 하는 지방산이 없는 소 혈청 알부민(Fatty acid-free bovine serum albumin) 단백질의 구조 유연성

Conformational flexibility of fatty acid-free bovine serum albumin proteins enables superior antifouling coatings

doi: 10.1038/s43246-020-0047-9

소 혈청 알부민(Bovine serum albumin) 단백질은 방오 코팅(Antifouling coatings)에 제작에 이용되나, 이들 단백질 중 어떤 단백질이 가장 좋은 코팅을 제작할 수 있는지는 알려지지 않았다. 본 연구에서는 각각 다른 정제 과정에서 얻은 소 혈청 알부민 단백질을 조사하여 지방산이 없는 단백질이 우수한 방오 특성을 지닌다는 것을 확인하였다.

Article: Molecular crowding에 의한 액체-액체 상 분리(Liquid-liquid phase separation)를 유발하는 탈수소화 엔트로피(Dehydration entropy)

Dehydration entropy drives liquid-liquid phase separation by molecular crowding

doi: 10.1038/s42004-020-0328-8

액체-액체 상 분리(Liquid-liquid phase separation)는 세포에서 일어나며, 인공적인 시스템에서도 유도할 수도 있으나 Molecular crowders 효과에 대한 메커니즘은 아직까지 불분명하다. 본 연구에서는 화학적 복잡성(Chemical complexity) 또는 소수성(Hydrophobicity)이 없는 하전된 중합체 모델의 탈수소화 엔트로피-유도 상 분리(Dehydration entropy-driven phase separation)는 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol)에 의해 강화됨을 보여주었다.

Article: 단일 원자 철 촉매에 대한 비산화 메탄 커플링의 기계적 및 미세 역학적 연구

Mechanistic and microkinetic study of non-oxidative methane coupling on a single-atom iron catalyst

doi: 10.1038/s42004-020-0306-1

비산화 메탄 커플링의 촉매 메커니즘은 고온에서 복잡해지므로 정보에 근거한 촉매 설계가 어렵다. 본 연구에서 단일 원자 철 촉매에 대한 미세 역학 모델링과 실험은 반응 조건을 최적화하여 C2 탄화수소 수율을 증가시키는 방법을 보여주고 있다.

Article: 사이클로아미노 공여체를 함유하는 열적으로 활성화된 지연 형광 물질의 형태-의존적 분해

Conformation-dependent degradation of thermally activated delayed fluorescence materials bearing cycloamino donors

doi: 10.1038/s42004-020-0303-4

열적으로 활성화된 지연 형광을 나타내는 유기 분자는 OLED에서 높은 효율을 나타내지만, 이들의 작동 안정성은 상용화하는데 아직까지 과제로 남아있다. 본 연구에서는 사이클로아미노 공여체-수용체 플랫폼에 기초한 다양한 다이아드(Dyad)의 안정성을 제어하는 분자 인자를 연구하였다.

Article: D-잔기를 수용하는 인간 단백질 hydroxylase

A human protein hydroxylase that accepts D-residues

doi: 10.1038/s42004-020-0290-5

Hypoxia-inducible factor (FIH)는 번역 후 단백질을 하이드록실화하는 산화효소이며 다양한 생물학적 과정에 연관되어 있다. 본 연구에서는 D-류신의 이중 하이드록실화가 관찰되는 D-아미노산을 포함하여 FIH에 대한 넓은 기질 내성이 입증되었다.

Article: 탠덤 태양 전지용 텍스쳐화된 실리콘 표면에 제작된 페로브스카이트

Perovskites fabricated on textured silicon surfaces for tandem solar cells

doi: 10.1038/s42004-020-0283-4

페로브스카이트(Perovskites) / 실리콘 탠덤 태양 전지의 효율은 실리콘 표면 질감에 의해 영향을 받지만, 용액 한계 표면 연구에서의 제조 공정을 통해 이러한 문제점을 개선할 수 있다. 텍스쳐화된 실리콘의 페로브스카이트 층은 산화 납 스퍼터링 (Sputtering) 및 메틸 암모늄 요오드화물과 직접 접촉하는 건식 2단계 변환 공정을 통해 생성된다.

Article: 초음파화학(Sonochemistry)에 의해 합성된 페로브스카이트(Perovskite)가 내장 이중상(Dual-phase) 미세 결정의 구조 및 광학적 특성

Structure and optical properties of perovskite-embedded dual-phase microcrystals synthesized by sonochemistry

doi: 10.1038/s42004-020-0265-6

내장된 세슘 납 할라이드 페로브스카이트(Halide perovskite) 나노 결정의 우수한 광발광 특성의 기원은 아직까지 완전히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 저자들은 초음파화학에 의해 합성된 이중상 Cs4PbBr6 및 CsPb2Br5 복합체에서 격자 정렬을 시각화하고 CsPbBr3 나노 결정이 발광에 관여한다는 사실을 확인하였다.

Article: 효율적인 청색광 여기된 Eu (III) 방출을 위한 적층된 나노 탄소 감광제

Stacked nanocarbon photosensitizer for efficient blue light excited Eu(III) emission

doi: 10.1038/s42004-019-0251-z

저에너지 광을 효과적으로 사용하기 위한 감광제의 적절한 설계는 광 기능성 물질에서 매우 중요하다. 본 연구에서 저자들은 단단한 다중 방향족 framework에 기반한 적층된 나노 탄소 감광제를 개발하여 Eu (III) 중앙으로 효율적인 에너지 전달이 가능하게 하였다.

Article: 선택된 희토류 원소에 대한 Benchtop 분리 시스템의 발견을 위한 고속 스크리닝

High-throughput screening for discovery of benchtop separations systems for selected rare earth elements

doi: 10.1038/s42004-019-0253-x

희토류 원소는 청정 에너지 기술의 중요한 요소 중 하나이지만 높은 복구 비용으로 인해 오직 1 % 미만이 재활용된다. 본 연구에서 저자들은 수성 용매로부터 이원 희토류 혼합물의 분리를 용이하게 하기 위해 pH에 따라 희토류 원소를 선택적으로 침전시키는 리간드를 개발하였다.

Article: 구획화된 합성 조직 모듈로부터 저분자의 제어된 탈 보호 및 방출

Controlled deprotection and release of a small molecule from a compartmented synthetic tissue module

doi: 10.1038/s42004-019-0244-y

구획들 사이에서 분자를 수송할 수 있는 Droplet networks는 조직 유사 물질로서의 기능을 수행할 수 있다. 여기서 캡슐화된 전사/번역 시스템은 Zn-제어 막 기공을 생성하는데, 이는 외부 환경으로 저분자의 droplet 간의 수송, 효소 탈 보호 및 제어 방출을 가능하게 한다.

Article: 역학적 주형 효과에 의해 제어되는 시트 또는 케이지에 대한 자기 조립 경로의 분기점

Bifurcation of self-assembly pathways to sheet or cage controlled by kinetic template effect

doi: 10.1038/s42004-019-0232-2

열역학적 주형 효과(Thermodynamic template effects)는 초분자 조립에 널리 이용되고 있지만, 역학적 주형 효과(Kinetic template effects)에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 팔라듐 금속 케이지(Palladium metallocages)의 자기 조립에서 열역학적 및 역학적 주형 효과에 대하여 QASAP 방법을 사용하여 확인하였다.

Article: 포름알데히드가 아미노산과 반응하는 방법

How formaldehyde reacts with amino acids

doi: 10.1038/s42004-019-0224-2

포름알데히드는 가장 간단한 생물학적 친전자체이지만 아미노산과의 반응성은 잘 알려져 있지 않다. 이 연구에서 포름알데히드는 단백질성 아미노산 및 N-메틸 라이신을 포함한 간단한 펩티드를 갖는 다양한 생성물을 생성하는 것으로 확인되었다.

Article: 초음파 민감성 나노쉘 결합 리포좀을 포함하는 신경화학 분자 방출의 다이나믹 조절

Dynamic control of neurochemical release with ultrasonically-sensitive nanoshell-tethered liposomes

doi: 10.1038/s42004-019-0226-0

나노분자 물질은 생리활성 분자의 방출을 조절하는데 이용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이번 연구에서는 리포좀 결합 속이 빈 금 나노쉘(hollow gold nanoshell)에 소리 또는 레이저 자극을 통한 나노 화학물질 방출 조절이 가능한 것으로 확인되었다.

Article: 물에 의해 조력을 받은 유도 분자 이성화

Inducing molecular isomerization assisted by water

doi: 10.1038/s42004-019-0221-5

공여체-수용체 스텐하우스 첨가물(Donor-acceptor Stenhouse adducts)은 의학 및 재료 과학 분야에서 새로운 종류의 광스위치(photoswitch)로 높은 응용 가능성을 가지고 있다. 이번 연구에서는 이성화를 유도하기 위한 물의 역할을 실험 및 이론적으로 조사하였으며, 물이 열 이성화 경로 및 cyclic 생성물의 안정화를 유도한다는 사실을 확인하였다.

Article: 광범위 합성 변형을 촉진하는 아스팔텐 산화물

Asphaltene oxide promotes a broad range of synthetic transformations

doi: 10.1038/s42004-019-0214-4

그래핀 산화물과 같은 탄소 기반 물질은 잠재력이 높은 촉매이지만, 고온 또는 마이크로웨이브 조사에는 적합하지 않았다. 아스팔텐 산화물은 클라이젠-슈미트(Claisen-Schmidt) 및 알돌 응축(aldol condensation)으로부터 C-C 공유 결합으로의 변형 촉매와 마이크로웨이브에 의해서 촉진된 피셔 인돌 합성에 관여하는 것으로 확인되었다.

Article: 높은 엔트로피 산화물에서 압력에 의해 유발된 격자 왜곡

Pressure-induced tuning of lattice distortion in a high-entropy oxide

doi: 10.1038/s42004-019-0216-2

엔트로피가 높은 산화물은 압력에 대한 조절을 통해서 변화시킬 수 있는 매우 놀라운 특성을 보여줄 수 있다. 이번 연구에서는 형성 기반 고 엔트로피 산화물이 압력에 의해서 유도된 격자 왜곡과 이에 따른 광학적 특성 변화에 대해서 다루고 있다.

Article: M13 박테리오파아지 부착의 분자 메커니즘 확인

Probing molecular mechanisms of M13 bacteriophage adhesion

doi: 10.1038/s42004-019-0198-0

박테리오파아지는 나노테크놀러지 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 이번 연구에서는 박테리오파아지 펩타이드와 몇몇 자가 조립 단일층 간의 상호작용을 조절하는 분자간 힘을 밝혔으며, 이러한 힘이 pi-pi 스테킹과 소수성 상호작용에 의해 유발된다는 사실이 확인되었다.

Article: Li-산소 배터리 내에서 OER/ORR 촉매 활성을 강화하기 위한 2D 물질 기능화

Functionalization of 2D materials for enhancing OER/ORR catalytic activity in Li–oxygen batteries

doi: 10.1038/s42004-019-0196-2

리튬 산소 배터리는 과전압에 의해서 분해되는 성질을 가지고 있다. 이번 연구에서는 질화티타늄 및 카바이드 맥신(carbide MXenes)의 표면 기능화에 대한 이론적인 연구를 통해서 약 80%의 과전압을 감소시킬 수 있으며, 일반적인 그래핀 기반 촉매에 비해서 ORR을 약 60배 강화시킬 수 있다는 사실을 확인하였다.

Article: 구리(II)-하이드로페록소 복합체의 핵 친화성 반응

Nucleophilic reactivity of a copper(II)-hydroperoxo complex

doi: 10.1038/s42004-019-0187-3

산화 구리 복합체는 중요한 생물무기질 중간체(bioinorganic intermediate)이며, 전자친화성 물질로 작용한다. 구리(II) 하이드로페록소 복합체는 아실 클로라이드와 알데하이드를 향한 핵 친화성을 나타낸다.

Article: 금속 산화물 광촉매 전이의 밴드 가장자리의 명확한 촉매화 예측에 대한 최적 방법론

Optimal methodology for explicit solvation prediction of band edges of transition metal oxide photocatalysts

doi: 10.1038/s42004-019-0179-3

에너지 전도 및 균형 밴드 가장자리는 광촉매 성능에 핵심이 되지만, 실험적으로 측정된 값과는 차이가 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 저자들은 최초-원리 밀도 기능성 가설을 이용하여 다양한 전이 금속 산화물의 밴드 가장자리 위치를 예측할 수 있었다.

Article: 빛에 의해 촉진되는 높은 결합구조 결정 공유결합 유기 구조 합성

Light-promoted synthesis of highly-conjugated crystalline covalent organic framework

doi: 10.1038/s42004-019-0162-z

공유결합 유기 구조의 전기 전도도는 낮은 등급의 π-결합구조 또는 구조적 무질서에 의해서 제한될 수 있다. 저자들은 같은 형태의 높은 결합구조를 가진 COF (Covalent Organic Framework)를 가역적인 다이나믹 이민 응축(reversible dynamic imine condenstation)을 통해서 생산하였으며, 이렇게 생산된 COF가 개선된 전기 전도도를 가진다는 사실을 확인하였다.

Article: N-이종고리식 액체 유기 수소 운반체로부터 효과적인 수소 방출을 위한 지속 가능한 다공성 팔라듐-산화알루미늄 촉매

A sustainable mesoporous palladium-alumina catalyst for efficient hydrogen release from N-heterocyclic liquid organic hydrogen carriers

doi: 10.1038/s42004-019-0167-7

N-이종고리식 화합물과 같은 액체 유기 수소 운반체는 기존에 존재하는 인프라를 이용할 수 있기 때문에 잠재적인 유용성을 가진 수소 운반체이다. 저자들은 다공성 팔라듐-산화알루미늄 촉매 시스템이 5회에 걸친 테스트에서도 활성 소실 없이 4가지 서로 다른 N-이종고리식의 탈수소화가 가능하다는 사실을 확인한 연구 결과를 발표하였다.

Article: 암음극(dark cathode)에서의 염소 및 수소 생산을 위한 나노구조체화된 창연 바나듐산염(bismuth vanadate)/텅스텐 산화물(tungsten oxide) 광양극

Nanostructured bismuth vanadate/tungsten oxide photoanode for chlorine production with hydrogen generation at the dark cathode

doi: 10.1038/s42004-019-0156-x

수소의 광전기화학적 생산(photoeletrochemical generation)은 재생 에너지 촉진을 위해 많은 관심을 받고 있는 분야이다. 본 연구에서는 BiVO4/WO3 광양극을 이용하여 염소 및 수소를 산성 염화물 배지로부터 약 3시간의 구동 시간을 통해서 염소는 85%, 수소는 100%의 페러데이 효율(Faradaic efficiency)로 생산한 결과를 얻을 수 있었다.

Article: 코라룰렌 기반 나노그래핀 합성

Synthesis of corannulene-based nanographenes

doi: 10.1038/s42004-019-0160-1

확장된 아로마틱 하이드로카본(aromatic hydrocarbon)에 대한 바텀업 합성 방식은 놀라운 특성을 가진 휘어진 ‘나노그래핀’을 생산할 수 있다. 이번 연구에서 저자들은 2006년 이후로 확장된 코라눌렌(corannulene)을 합성하기 위한 리뷰를 제시하였으며, 이 분야에서 연구자들이 직면한 핵심 도전 과제를 하일라이트 하였다.

Article: 나노세공 결정질 재료의 대량 전달에 대한 표면 장애물의 직접 정량법

Direct quantification of surface barriers for mass transfer in nanoporous crystalline materials

doi: 10.1038/s42004-019-0144-1

나노세공 결정질 재료에서 다른 물질을 대량으로 전달하는 것은 표면 장애물 및 내부결정질 확산을 통해서 보여주고 있다. 저자들은 표면 투과성만을 통해서 일어나는 흡수율의 대략적인 수준을 통해서 두 가지 효과를 모두 직접 정량할 수 있는 방법을 제시하였다.

Article: 산소 확산 유도 산화 작용 및 트레킹 x-선 스펙트로-티코그래피(spectro-ptychography)를 통한 영역 시각화를 통한 이해

Oxygen-diffusion-driven oxidation behavior and tracking areas visualized by X-ray spectro-ptychography with unsupervised learning

doi: 10.1038/s42004-019-0147-y

세륨-지르코늄 고체는 이질성 촉매의 핵심 재료이지만, 대량 샘플에서 산소 저장 및 확산에 관련된 정확한 메커니즘은 여전히 이해하지 못하고 있었다. 이번 연구에서 저자들은 3차원 고체 x-선 스펙트로-티코그래피를 이용하여, 반응에 대한 나노스캐일 이미지 촬영을 통해 이를 이해할 수 있었다.

Article: 금속-유기물질 프레임워크에 의한 니트로아로마틱 물질 감지 메커니즘 이해

Mechanistic insight into the sensing of nitroaromatic compounds by metal-organic frameworks

doi: 10.1038/s42004-019-0135-2

금속-유기물질 프레임워크는 폭발성 물질에 대한 센서로 활용될 가능성을 가지고 있지만, 정확한 감지 메커니즘에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 저자들은 니트로아로마틱스와 상호작용을 하는 하이드록시-기능화 MOF에 대한 형광-퀀칭 메커니즘을 실험적으로 입증할 수 있었다.

Article: 금을 촉매로 활용한 투과전자현미경 내에서의 프리스틴 그래핀의 급속 합성

Rapid synthesis of pristine graphene inside a transmission electron microscope using gold as catalyst

doi: 10.1038/s42004-019-0134-3

다양한 장비에 대한 활용을 위해 정밀 그래핀 합성을 위한 새로운 제조방법 개발에 대한 지속적인 요구가 있었다. 이번 연구에서 저자들은 금 촉매를 이용하여 하이드로 카본 물질을 상온에서 투과 전자 현미경으로 몇 밀리초 내에 전달함으로써 그래핀을 in situ에서 합성하는 방법을 개발하였다.

Article: 강화된 기능의 나트륨 이온 배터리를 위한 에테르 기반 전해질에 사용된 민들레 모양의 망간 황화물

Dandelion-shaped manganese sulfide in ether-based electrolyte for enhanced performance sodium-ion batteries

doi: 10.1038/s42004-018-0084-1

금속 황화물 배터리는 낮은 전기 전도도 때문에 나트륨 이온 배터리에 적용하는데 한계가 있었다. 저자들은 나트륨 이온 배터리에 적용된 망간 황화물 양극판이 340mAhg-1의 용량을 5.0A/g-1의 전류 밀도로 1000 사이클 이상 유지한다는 사실을 밝혔다.

Article: 바인더 프리 전기화학 센서용 그래핀-니켈 인터페이스 쌍극자 층의 촉매 메커니즘

Catalytic mechanism of graphene-nickel interface dipole layer for binder free electrochemical sensor applications

doi: 10.1038/s42004-018-0088-x

금속 나노입자와 그래핀 간의 상승 효과 상호작용과 관련된 메커니즘에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없지만, 촉매로 사용하는 것과는 연관성을 가지고 있다. 저자들은 그래핀과 니켈 나노입자 간의 상호작용에 의해서 유발된 인터페이스 쌍극자 층 촉매 메커니즘에 대한 연구 결과를 본 논문에서 발표하였다.

Communications Chemistry