본 연구에서는 분자동역학에서 원자의 움직임을 정의하는 가장 중요한 요소인 force-field가 실제 고분자 및 기체 분자의 움직임에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하였다. Repeat unit과 고분자 구조는 본 연구에서 사용된 5종의 force-field 에서 모두 정상적으로 작용을 하였고, 최종 고분자 3D 모델에서 고분자 linear chain의 분포에서도 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 실제 기체 분자의 움직임은 매우 다른 경향을 나타내었으며, 이는 같은 functional form을 사용하는 COMPASS와 pcff 에서도 관찰되었다. 따라서 동일한 구조라고 하더라도 기체 분자의 운동은 시간에 따라 지속적으로 force-field의 영향 하에서 움직이기 때문에, 고분자 linear chain과 같은 거대 분자에 비하여 그 영향을 훨씬 크게 받는다는 것을 알 수 있으며, 결론적으로 서로 다른 force-field의 사용 시에는 결과 비교에 있어서도 매우 신중을 기해야 할 것이다.
$[M(cyclam)X_2]Y(M=Co^{3+},\;Fe^{3+},\;Mn^{3+}\;:\;X=Cl-^,\;Br^-,\;NCS^-\;:\;Y=Cl^-,\;Br^-,\;NCS^-),\;[Co(trans-14-diene)X_2]Y(X=Cl^-,\;Br^-\;:\;Y= ClO_4^-)$ 및 $[Co(trans-14-diene)](ClO_4)_2$ 착이온은 sodium borohydride 하에서 산소를 활성화시킬 수 있었다. 활성화된 산소에 의한 2,4-di-tert-butylphenol 과 2,6-di-tert-butylphenol 산화반응의 생성물질을 각각 2,4-tert-butyl-1,6-benzoquinone(BQ) 와 3,5,3',5'-tetra-tert-butyldiphenoquinone(DPQ) 이었다. BQ와 DPQ 생성반응에서 포화 거대고리 리간드 착물인 $[Co(cyclam)X_2]Y$은 불포화 거대고리착물 $[Co(trans-14-diene)X_2]Y$에 비하여 더 효과적인 촉매제이었다. 촉매로 작용한 Co(III)-거대고리착물과 산소간의 몰 결합비$(O_2/M)$는 1/1이었고, $[M(cyclam)Cl_2]Cl(M=Fe(III)$, Mn(III))에서는 이들 비가 1/2이었다. 반응(10)과 (2)에서 산소분자의 활성종은 Co(III) 거대고리착물이온과 $[M(cyclam)Cl_2]Cl(M=Fe(III)$, Mn(III))에서 각각 superoxolike$({O_2}^-)$와 peroxolike$({O_2}^{2-})$로 가정하였다.
완전히 포화된 거대고리 리간드의 Fe(II) 착화합물 [Fe([14]aneN$_4)(CH_3CN)_2]^{2+}$과 ([14]ane$N_4$:1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane) 산소분자간의 반응을 아세토니트릴 용액중에서 연구하였다. [Fe([14]aneTEX>$_4)(CH_3CN)_2]^{2+}$는 산소와 쉽게 반응하여 낮은 스핀 Fe(III) 착화합물 [Fe([14]aneN$_4)(CH_3CN)_2]^{3+}$을 생성하고 이는 다시 산화성 탈수소 반응에 의해 낮은 스핀 Fe(II) 착화합물 [Fe([14]tetraeneN$_4)(CH_3CN)_2]^{2+}$을 형성한다. [Fe([14]tetraeneN$_4)(CH_3CN)_2]^{2+}$의 리간드는 불포화도가 매우 높고 이중결합이 컨쥬게이션 되어 있다. 또한 반응의 중간체로서 [Fe([14]dieneN$_4)(CH_3CN)_2]^{2+}$ 및 [Fe([14]dieneN$_4)(CH_3CN)_2]^{3+}$도 분리되었다. 이 반응과 관련된 Fe(II) 착화합물들은 일산화탄소와 반응하여 [FeL(CH$_3CN)(CO)]^{2+}$ (L = 거대고리 리간드) 형태의 착화합물을 이룬다. [FeL(CH$_3CN)(CO)]^{2+}$의 $v_{CO}$ 값과 [FeL(CH$_3CN_2)^{2+}$의 Fe(II) ${\to}$ Fe(III)의 전기화학적 산화포텐셜 및 산소에 대한 정성적인 안전성은 거대고리 리간드의 불포화도가 높아질수록 증가한다.
자성의 양자 역학적 터널 효과의 발견 이후 학술적 관심이 증대된 분자 자성체의 자기적 성질과 양자역학적 효과에 대하여 고찰하였다. 분자 자성체는 유기물 골격 구조 안에 자성 이온이 일정한 구조를 가지고 배열되어 있는 금속-유기물 분자로서, 동일한 구조를 가지는 분자들 간의 자기적 상호작용이 매우 작은 분자들이 거대한 분자-결정을 형성하고 있다. 이러한 이유로 기존의 자성 물질에 비해서 많은 특이한 성질들을 가지고 있는데 특히 거시적 측정의 결과가 미시적인 특성, 즉, 분자의 자기적 성질을 그대로 보여 준다는 점은 매우 흥미롭다. 분자 자성체의 자성에 대해 고찰함에 있어서 미시적인 연구 방법인 핵자기 공명법을 이용한 연구들에 중점을 두고 고찰하였다. Mnl2-ac에서 발견된 자성의 양자적 터널 현상을 핵자기 공명법으로 관측하는 방법에 대하여 연구하였고 그것을 이용한 양자역학적 터널 현상에 대한 미시적 연구도 고찰하였다. 또한 분자 자성체에서 핵자기 공명법으로 처음으로 발견된 레벨간의 교차효과도 그 물리적 의미를 실험 결과들을 가지고 고찰하였다. 이러한 분자 자성체 대한 연구는 향후 응용분야에서 필요할 자기 기억 소자의 크기의 한계에 대한 정보를 줄 수 있고, 양자 컴퓨터에의 응용에 필요한 기초 지식을 제공할 것이다. 학술적인 면에서는 지금까지 잘 이해되지 않고 실험적으로 검증이 되지 않았던 많은 양자역학적 이론들의 실험적 검증이 가능할 것이다.
S152 분자운은 S152 분자운 복합체의 중심부에 있으며 페르세우스 나선 팔에 위치하고 있는 작고 밝은 발광 성운이다. 이 분자운까지의 광학적 거리는 3.5kpc이며 지름은 약 1.5pc으로 알려져 있다 . S152 분자운 좌측에는 초신성 잔해로 알려진 SNR G109.1-1.0이 위치하며, S152 분자운 복합체 전체 구조는 전갈 형태를 띠고 있는데, SNR G109.1-1.0과 S152 분자운이 접하는 부분은 특이한 반구 형태를 띠고 있어 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서 FCRAO $^{12}CO(J=\;1{\to}0)$우리 은하 탐사 자료를 이용해 S152 분자운 복합체의 전체 속도 구조를 분석한 결과, 세 개의 다른 속도 성분 값 -54.5, -50.4, -48.8km $s^{-1}$ 에서 구조적인 차이를 보였다. S152 분자운 복합체의 속도 기울기는 0.21km $s^{-1}pc^{-1}$과 0.16km $s^{-1}pc^{-1}$인데 두 개의 속도 기울기 방향이 다르게 분석되었다. 이것은 S152 분자운 주변 영역이 SNR G109.1-1.0 과 상호 작용을 일으킨 후 다른 가스 운들이 병합되면서 서로 다른 진화 과정을 거친 결과로 생각된다.
클로로포름 용액에서 1,10-diaza-4,7,13,16-tetraoxacyclooctadecane(cryptand 22), 1,7-diaza-4,10,13-trioxacyclopentadecane(cryptand 21), 1,12,15-triaza-5,8-dioxa-3,4:9,10-dibenzocycloheptadecane ($N_3O_2$) 및 1,12-diaza-5,8-dioxa-3,4:9,10-dibenzocyclotetradecane ($N_2O_2$)의 분자간 수소결합을 $^1H$-nmr 분광법으로 여러 온도에서 조사하였다. 묽은 용액에서 이 화합물들은 -NH기를 통한 수소결합에 의하여 이합체를 형성한다. 수소결합형성에 대한 평형상수 값의 크기는 cryptand 22 > cryptand 21 > $N_3O_2$ > $N_2O_2$의 순위이었다. 이 평형에는 분자구조의 대칭성과 분자내의 -NH기의 수와 위치가 영향을 미치고 있었다.
두 개의 프로모터 (trc와 Pp)를 Alcaligenes eutrophus에서 유래된 PHA 오페론에 삽입하여 재조합 대장균에서 분자량이 큰 polyhydroxybutyrate (PHB)를 얻고자 하였다. 두 개의 프로모터는 hydroxybutyric CoA와 PHA 중합반응의 유전자 발현을 각각 독립적으로 제어하기 위해 설계된 것이다 새로운 합성오페론을 포함한 플라즈미드는 E. coli DH5 $\alpha$ 에 transformation 되어 PHB 생산에 이용되었다. 본 실험의 가설로서 PHA 합성오페론의 IPTG에 의한 유도가 없을 경우 낮은 pHA synthase의 활성이 고분자 중합반응의 개시제 농도를 줄여주어 결과적으로 높은 연결수의 고분자를 생성할 것이라는 모델을 세웠다. 실제로 IPTG의 공급이 없는 발효실험을 통해 평균분자량이 $2.5{\times}10^7$ 인 거대 고분자를 얻을 수 있었다. PHA 생합성에 관여는 효소의 활성 분석으로 3-hydroxybutyric CoA의 중합을 촉매하는 효소인 PHA synthase의 활성을 가지고 In vivo에서 분자량이 제어됨을 확인하였다.
감은 예전부터 민간약으로 종기나 염증질환, 치질에 곶감을 이겨 붙였고 부스럼이나 화상에는 불에 말린 감을 바르면 통증을 멎게 하고 새살을 돋게 하는 효능이 있고 고혈압을 예방하고 동맥경화에 효과가 있는 성분이 있다고 알려져 있다. 사람의 plasma에서 thrombin time(TT)를 사용한 혈액 응고저해 assay를 이용하여 감꼭지에서 혈액응고저해물질을 겔여과크로마토그래피, 소수성크로마토그래피, 음이온교환크로마토그래피, 또 한번의 겔여과크로마토그래피를 통해 정제했다. 감꼭지의 혈액응고저해물질은 분자량이 130,000 ∼ 180,000으로 거대 분자이고 구성분은 C, H, O로 구성되어 있고 periodate oxidation시 거의 활성이 소멸되고 열에 안정하며 주로 glucose와 galactose로 구성된 다당류로 추정된다.
원자 이동 라디칼 중합 (ATRP)을 이용하여 CuBr/N,N,N',N",N"-pentamethyldiethylene triamine 촉매 시스템하에서 용액중합으로 polystyrene 거대 개시제와 polystyrene-b-t-poly(butyl acrylate) (PS-b-P(tBA)) 블록 공중합체를 합성한 후, 가수분해를 통해 polystrene-b-poly(acrylic acid) 양친매성 블록 공중합체를 얻었다. 또한, 이를 중화하여 블록 이오노머를 제조하였다. 합청된 PS-b-P(tBA) 블록 공중합체는 분자량이 5000-10000 정도로 조절되었고, 분자량 분포도 1.2 이하로 비교적 좁게 나타났다. 공중합체는 $^1$H-NMR, FT-IR로 분석하였으며, DSC로 열적 성질을 측정한 결과, styrene의 비율이 더 많기 때문에 100 $^{\circ}C$ 근처에서 T$_{g}$가 나타났으며, TEM을 통해 이온 그룹의 상분리를 확인하였다.분리를 확인하였다.
국화는 관상용, 약용으로 활용되는 주요한 화훼 작물중의 하나이다. 국화의 육종 프로그램은 다양한 품종의 개발에 기여하였으나, 다른 주요한 식량, 채소작물에서 보여졌듯이 전통적인 표현형 기반의 품종선발에서 분자표지를 활용한 선발로 진일보할 필요가 있다. 이러한 분자육종은 유전학, 분자생물학, 최근에는 유전체 연구로 규명된 형질연관 분자표지에 의존한다. 그러나 자가불화합성, 자식약세, 이질육배체, 이형접합성, 거대한 유전체와 같은 국화의 생식적, 유전적, 유전체의 특성으로 인하여 이러한 연구는 심각하게 지연되고 있다. 그럼에도 불구하고 유전연구를 통하여 국화의 유전자지도가 구축되었고 꽃, 잎, 식물구조와 같은 국화의 주요한 형질과 연관된 분자표지가 규명되었다. 염기서열 분석기술이 발달됨에 따라 국화의 전사체가 해독되어 국화의 표준유전자 목록이 구축되고 발달단계에 따라 혹은 생물적 비생물적 환경에서 특이적으로 발현되는 유전자도 규명되었다. 또한 2배체인 야생의 국화속 식물의 유전체 해독 프로젝트가 시작되었다. 이러한 대량의 염기서열 정보는 국화의 분자육종을 위한 근원적인 자원으로 활용될 수 있을 것이다. 이 총설에서는 국화의 분자유전학, 유전체 연구의 현황을 요약하고 향후 전망을 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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