초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제에서는 화학반응에 의한 용매의 수소결합 및 용매화 동역학을 펨토초 유도라만 진동분광법을 이용하여 관찰하였으며, 스토크스 및 안티스토크스 라만과정을 통한 바닥 및 들뜬 진동상태에서의 용매의 라만 스펙트럼을 측정하는 한편, 편광 유도라만을 통한 용매 분자의 실시간 배향구조 변화에 대한 정보를 얻고 이를 분석하여 화학반응의 동역학에 대한 연구법으로 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 펨토초 유도라만감소 (stimulated Raman loss) 분광장치의 개발 >
▪ 가시

□ 연구개요
본 연구과제에서는 화학반응에 의한 용매의 수소결합 및 용매화 동역학을 펨토초 유도라만 진동분광법을 이용하여 관찰하였으며, 스토크스 및 안티스토크스 라만과정을 통한 바닥 및 들뜬 진동상태에서의 용매의 라만 스펙트럼을 측정하는 한편, 편광 유도라만을 통한 용매 분자의 실시간 배향구조 변화에 대한 정보를 얻고 이를 분석하여 화학반응의 동역학에 대한 연구법으로 개발하고자 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 펨토초 유도라만감소 (stimulated Raman loss) 분광장치의 개발 >
▪ 가시광선 영역의 백색광 라만프로브와 라만펌프를 결합하여 높은 신호민감도 (20ppm 이하)의 안티스토크스(anti-Stokes) 라만 신호를 측정할 수 있는 펨토초 유도라만 감소 분광 장치를 구성하였음.
▪ 기존의 유도라만 증강(stimulated Raman gain)과정을 이용한 스토크스(Stokes)라만 측정법과 결합하여 시료의 스토크스 및 안티스토크스 라만신호를 함께 측정할 수 있도록 유도라만 셋업 및 백색광 생성 장치를 변경하였음.
< 용매화동역학 관찰을 통한 화학반응의 연구 >
▪ 펨토초 유도라만 증강/감소 분광법으로 스토크스/안티스토크스 스펙트럼을 측정하여 alizarin의 양성자 이동반응으로 인한 DMSO의 용매화 동역학을 관찰함으로써 양성자 이동반응과 이후 생성물의 진동이완 동역학 등을 관찰함.
▪ 1-aminoanthraquinone 등의 분자내 전하이동 현상을 스토크스/안티스토크스 라만 측정으로 관찰하였으며, DMSO의 “수소결합형” 진동모드 (ν_S=O 및 ν_CSC) 에서의 빠른 변화를 통해 수소결합을 포함한 용매화 동역학 정보을 얻음.
▪ 들뜸 펄스와 유도라만 프로브 (라만펌프 및 라만프로브 펄스) 사이의 상대적 편광을 조절하여 시분해 편광 라만스펙트럼을 측정하였으며, 용매의 빠른 구조변화에 따라 DMSO 용매의 용매화구조 및 분자간결합이 매우 빠르게 변화하는 현상을 “고립형”, “이합체형”, “수소결합형” 진동모드의 변화로 관찰함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
▪ 화학반응에서의 반응속도와 반응메커니즘을 DMSO 분자들의 분자간 인력과 용매화구조의 변화에 의한 스토크스 및 안티스토크스 라만스펙트럼의 실시간 변화로써 관찰하고자 하는 본 연구주제는 들뜬상태에서 일어나는 다양한 양성자이동 및 전하이동 반응 등에 활용될 수 있을 것이며, 특히 낮은 농도의 반응물/생성물이나 낮은 라만 신호민감도로 인해 직접적인 관찰이 불가능한 시스템에도 적용 가능하여 용매의 진동모드의 관찰으로 펨토초 시간 영역에서의 화학반응을 간접적으로 관찰할 수 있는 중요한 연구법으로 활용될 것으로 기대됨.
▪ 향후 다양한 광화학반응의 연구에 활용하여 다양한 반응동역학 및 용매화 동역학 정보를 수집 축적할 예정이며, reverse micelles 이나 microemulsion 등의 다양한 비균질환경 및 단백질환경에서 일어나는 분자간 수소이동 반응 등 중요한 생명화학 반응의 연구에도 활용될 예정임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 최종목표 ... 4
• 나. 연구내용 및 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 펨토초 유도라만감소 (stimulated Raman loss) 분광장치의 개발 ... 5
• 나. 용매화동역학 관찰을 통한 화학반응 연구 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 29