고분자　Vol.63　No.7
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특집
고분자 구조해석의 기원: 세계 결정학의 해 2014를 기념하여
International Year of Crystallography（IYCr2014）
전망
결정 연구의 개척자: 데라다 도라히코와 나카야 우키치로 간다 겐조
<Abstract> 세계 결정의 해 2014를 맞이하여, 본 원고에서는 결정학에 공헌한 세계적인 일본인 연구자, 데라다 도라히코와 나카야 우키치로를 소개한다. 데라다는 X선 결정학의 여명기에 Nature지에 논문을 2회 게재하였으며, 그는 Bragg의 결과와 거의 동일한 결과를 발표하였다. 한편, 데라다의 가르침을 받은 나카야는 세계 최초로 인공 눈 만들기에 성공하여, 눈의 결정 형태와 결정 성장 조건 간의 관계를 밝혀냈다.
키워드: IYCr2014 / X-Ray Crystallography / Torahiko Terada / Ukichiro Nakaya / Snow Crystal
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고분자 결정의 특이성 가지 게스케
<Abstract> 본 원고에서는 선형 고분자 결정의 특징과 중요한 물성을 소개한 후, 공업적으로 중요한 융체 결정화 메커니즘의 새로운 개념을 설명한다. 융체는 결정화 유도기에 신장하는 사슬 부위의 배향이 요동하는 과정을 통해서 마이크로 상분리를 일으키는 데, 이 과정에는 두 가지 유형이 있다. 고온측의 바이노달 형은 일반적인 구형 결정이 생성되지만, 저온측의 스피노달 형에서는 다수의 미소구형 결정이 발생한다. 재료의 고성능화를 위해서는 후자의 스피노달 결정화가 중요하다.
키워드: Polymer Crystals / Crystallization Mechanism / Induction Period / Phase Separation / Binodal Crystallization / Spinpdal Crystallization / High Performance Materials
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전자 현미경과 고분자 결정 이소다 세지
<Abstract> 고분자의 마이크로 구조의 다양성을 파악하기 위해, 특히 고분자 단결정의 발견 이후, 전자 현미경은 고분자 재료의 분석 방법으로서 고분자 연구의 진전에 크게 이바지해왔다. 본 원고에서는 전자 현미경과 고분자 결정 간의 관계를 설명하고, 그 역사적 기반의 개요와 더욱 정교하고 다양해진 전자 현미경법을 이용한 최신 연구성과를 살펴본 후, 앞으로 예상되는 새로운 연구의 방향을 제시한다.
키워드: Polymer Crystals / Electron Microscopy
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토픽
초고강도 고분자의 결정 격자의 직접 관찰 무라세 히로키
<Abstract> PBO 섬유는 세상에서 가장 강한 유기 섬유이다. 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여 PBO 섬유의 결정 격자를 직접 관찰하는 데 성공하였다. 소각 X-선 산란 (SAXS)에서 4점형 산란(four-point type scattering)을 나타내는 밀도 변동 현상은 많은 연구자의 관심을 끌어왔다. 격자 이미지와 초점에서 벗어난 이미지의 조합은 밀도 변동의 원인을 이해하는 데 실마리를 제공한다. 고밀도 영역은 전자 현미경 사진에서 격자 프린지의 위치와 일치하며, 이 결과는 독특한 SAXS 패턴이 결정 영역과 비결정 영역 간의 밀도 차이에 기인한다는 것을 시사한다.
키워드: Crystalline Lattice / TEM / Lattice Image / Deforcused Image
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광각 중성자 회절을 이용한 고분자 결정 구조 해석의 최첨단 다시로 고지
<Abstract> 본 원고에서는 광각 중성자 회절(WAND) 데이터를 이용하여 고분자 결정 구조를 해석하는 최첨단 기법을 개관한다. 단위 셀 내에서의 수소 원자의 위치를 파악하기 위한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 이를 통해서 얻은 결과는 우수한 기계적 특성을 갖는 고분자 재료를 개발하기 위해 고분자 결정의 궁극적인 기계적 특성을 이론적으로 추정하는 데 있어서 매우 중요하다. 이를 위한 2D WAND 데이터는 일본 도카이촌에 위치한 JRR-3의 BIX-3 시스템 및 J-PARC의 i-BIX 시스템을 이용하여 측정되었다. 폴리옥시메틸렌 및 폴리(L-락트산)의 예에서 확인된 바와 같이, 고에너지 싱크로트론 광각 X-선 회절 데이터와 WAND 데이터를 이용함으로써 결정 구조에 관한 더욱 정확한 정보를 얻을 수 있다. 또한, 중성자 산란법은 상전이 과정에서의 분자 운동 및 용융 상태에서의 분자 사슬의 집합 상태 등에 관한 연구를 위해서 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
키워드: Wide-Angle Neutron Diffraction / Crystal Structure Analysis / Hydrogen Atomic Positions / Ultimate Mechanical Property / High-Energy Synchrotron Wide-Angle X-Ray Diffraction / Polyethylene / Polyoxymethylene / Poly（L-lactic acid）
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선 결정 해석을 이용한 신호전달을 제어하는 미약한 상호 작용의 이해 노기 데루카즈
<Abstract> 대부분의 단백질은 세포 내에서 특정한 위치에 국지적으로 분포하며, 단백질의 운동성은 분자 밀집 효과(molecular crowding effects)로 인해서 다소 제한된다. 예를 들어, 막단백질은 지질 이중층에만 존재하기 때문에 이차원적인 확산만이 가능하다. 따라서 낮은 친화력의 단백질-단백질 상호 작용만으로도 막단백질의 생리적 기능을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 예상된다. 이와 같은 단백질 간의 약한 상호 작용은 용해된 단백질 또는 단백질의 특정 부분만을 이용한 생화학적 결합 분석법을 통해서는 검출될 수 없다. 이와 대조적으로, X-선 결정학은 기능성 올리고머의 집합 또는 생리학적으로 의미가 있는 슈퍼구조가 결정 구조에서 때때로 재현될 수 있다는 점에서 단백질 간의 약한 상호 작용을 검출하는 데 응용될 수 있다. 결정에서 패킹 상호 작용의 중요성은 핵자기 공명, 소각 X-선 산란, 전자 및 광학 현미경법 등의 다양한 구조 생물학적 분석 방법을 통해서 검증되었다. 이와 같은 다양한 학제적인 접근 방식은 "통합 구조 생물학"이라는 분야로서 자리 잡아가고 있으며, 앞으로 단백질 분자의 구조 및 동역학을 규명하는 데 큰 역할을 할 것으로 예상된다.
키워드: X-Ray Crystallography / Signal Transduction / Membrane Protein / Protein-Protein Interactions / Integrated Structural Biology
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성장하는 고분자
내가 즐겁게 할 수 있는 것 오시무라 미유키
<Abstract> 실험실 생활을 시작한 이후 지금까지, 필자가 새로운 연구를 시작하게 되는 동기에 있어서 중요한 기준은 "내가 즐겁게 할 수 있는 것"인가이다. 다양한 분야에 관심을 갖고 연구를 수행해 온 결과, 연구 영역 또한 자연스럽게 넓어지게 되었다.
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고분자과학의 최전선
원형 편광 증폭 포토닉스 후지키 미치야
<Abstract> 원형 편광된 전자기파는 현재 ETC, GPS, 위성방송 등의 1-12GHz의 영역에서 이루어지는 다양한 이동 통신 시스템에 이용되고 있다. 자외선-가시광선 영역에서 높은 효율로 원형 편광을 흡수, 반사, 발광하는 여러 종류의 광학 활성 물질 및 장치들이 최근 개발되었다. 본 원고에서는 자외선-가시광선 영역에서 작동하는 원형 편광 증폭 재료 및 장치와 관련된 최근의 발전현황을 소개한다. 또한, 자연계에 존재하는 원형 편광의 특성을 설명한다. 최신의 키랄 포토닉스와 자연계의 원형 편광에 대한 이해는 백색광 조명, 레이저, 비선형 광학, 바이오 센서, FET, 식물의 생장 제어, 광합성 메커니즘의 규명, 실용적인 키랄 광합성, 키랄리티의 기원 등과 같이 원형 편광과 관련된 다양한 연구에 유용할 것으로 기대된다.
키워드: Circular Dichroism / Circularly Polarized Luminescence / Animated Nature / Telecommunication / Chiral Photonics / Absolute Asymmetric Synthesis / Homochirality / Structural Coloring / Chirality / Helicity
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