일본이 노벨생리의학상에 이어 화학상까지 거머쥐며 ‘기초과학 강국’의 위상을 또다시 입증했다. 8일 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 기타가와 스스무 일본 교토대 교수, 리처드 롭슨 호주 멜버른대 명예교수, 오마르 야기 미국 UC버클리 교수를 2025년 노벨화학상 수상자로 선정했다고 발표했다.
이들은 금속과 유기물을 결합해 내부에 거대한 빈 공간을 지닌 신소재인 ‘금속-유기 골격체(MOF)’를 만들어낸 공로를 인정받았다. MOF는 기체나 액체 분자를 흡착·저장할 수 있는 구조를 갖춰 환경·에너지 분야 난제를 해결할 획기적 발견으로 평가받는다.
이번 연구는 1989년 롭슨 교수가 원자의 고유한 성질을 새로운 방식으로 활용하려고 시도하면서 시작됐다. 그는 양전하를 띤 구리 이온을 중심 금속으로 사용해 네 개 팔(리간드 결합 부위)을 가진 유기 리간드 분자와 결합시켰다. 각 팔 끝에는 구리 이온과 배위 결합을 형성할 수 있는 작용기(functional group)가 있었고, 이런 금속-리간드 결합을 통해 3차원 다이아몬드형 결정 구조를 갖춘 MOF가 형성됐다. 다만 당시 합성한 구조는 결정 안정성이 낮아 외부 조건 변화에 따라 쉽게 붕괴되는 한계가 있었다.
이후 기타가와 교수와 야기 교수가 이를 안정화하는 데 성공하면서 돌파구가 열렸다. 노벨위원회는 “MOF는 엄청난 잠재력을 지닌 소재로 이전에 상상하지 못했던 맞춤형 신소재 개발의 가능성을 열었다”고 평가했다. MOF는 이산화탄소 포집, 사막 공기에서의 수분 추출, 오염물질 분해, 영구화학물질(PFAS) 제거 등에도 활용 가능성이 크다.
이번 수상으로 일본은 올해에만 벌써 두 명의 노벨상 수상자를 배출했다. 앞서 사카구치 시몬 오사카대 석좌교수가 인체 면역 기능을 조절하는 ‘조절 T세포(Treg)’의 존재를 규명해 암과 자가면역질환 치료의 패러다임을 바꾼 공로로 생리의학상을 받았다. 노벨상 제정 이후 일본은 물리학·화학·생리의학 등 기초과학 분야에서 총 22회 수상했으며, 공동 수상자를 포함하면 28명의 수상자를 배출했다.
최영총 기자 youngchoi@hankyung.com
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