리서치 하이라이트

인공 나무에서의 증산 작용을 유도하는 신규 하이드로겔

Nature 455, 7210

식물의 잎으로부터 수분이 증발하는 것은 뿌리를 통해 일어나는 수동적인 심지와 같은 작용(wick-like action)을 통해서 물이 밀려 올라가기 때문이다. 이러한 ‘증산 작용을 통한 밀어 올리기’는 합성 심지에 비해서 수백 배 큰 압력을 만들어낸다. 코넬 대학교의 연구팀은 합성 하이드로겔을 이용한 미세유체 시스템을 개발하였으며, 이들이 개발한 시스템은 식물에서의 증산 작용과 유사한 밀어올리는 힘을 가지고 있었다. 미세유체 ‘인공 나무’는 주변에 있는 수증기로부터 액체의 물을 추출하여 음압(negative pressure)을 통해서 액체 상태의 물로 변환시키는 뿌리 시스템을 가지고 있다. 액체 상태의 물은 대규모 음압에 의해서 줄기를 통해서 흐른 후에 나뭇잎과 유사한 시스템을 통해서 증발하였다. 이러한 프로세스는 증산 작용에서의 응집력-장력 이론(cohesion-tension theory)을 증명하고 있으며, 인공 나무는 준안정 액체의 특성을 연구하는데 매우 유용한 플렛폼이 될 수 있으며, 화학 공정, 열 전달, 그리고 환경 공학 분야에서 수분을 관리하기 위한 새로운 기술을 디자인하는데 대한 시작 포인트가 될 수 있을 것으로 여겨진다.