장 피에르 소바주 등 유럽의 과학자 3명에게 올해 노벨화학상이 돌아갔다. 이들은 ‘세상에서 가장 작은 기계’인 ‘분자기계’(molecular machine)를 개발했다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일 올해 노벨화학상 수상자로 분자기계를 설계·제작한 프랑스 출신 장 피에르 소바주(72·프랑스 스트라스부르대 명예교수), 영국 출신 프레이저 스토더트(74·미국 노스웨스턴대 교수), 네덜란드 출신 베르나르트 페링하(65·네덜란드 흐로닝언대 교수) 등 3명을 선정했다고 밝혔다.

노벨위원회는 “수상자들은 세계에서 가장 작은 기계를 개발했다”며 이들이 개발한 분자기계는 “새로운 물질, 센서, 에너지 저장 시스템 등 개발에 이용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

분자기계는 생명체에서 일어나는 기계적 움직임과 일상생활에서 볼 수 있는 기계적 움직임을 분자 수준에서 구현하기 위해 설계된 개별 분자 혹은 분자 집합체이다.

노벨위원회는 수상자들이 “움직임을 제어할 수 있는 분자를 개발했고, 이 분자들은 에너지가 가해질 경우 특정 임무를 수행할 수 있다”고 설명했다.

위원회는 또 “컴퓨터의 발달은 소형화 기술이 어떻게 혁명을 낳을 수 있는지를 보여준다”며 “이들의 연구는 화학에 새 지평을 열었다”고 의미를 부여했다.

이들의 연구는 향후 나노자동차 등 분자 수준의 초소형 기계를 만드는 등 앞으로 과학기술에서 큰 변화를 가져올 수 있을 것으로 평가된다.

프랑스 루이 파스퇴르대에서 수학한 소바주 교수는 1983년 분자기계를 처음으로 개발했다. 그는 고리 모양의 분자 2개를 전자를 공유한 원자들의 공유결합인 보통의 화학적 결합이 아닌 기계적 결합(mechanical bond)으로 묶어 사슬모양의 연결체인 캐터네인(catenane)을 만들어냈다. 이 상태에서 두개의 분자는 상대적으로 자유롭게 움직일 수 있다.

이어 1991년 스토더트 교수는 이 연결체를 얇은 분자축으로 꿰 축을 따라 움직이는 연결체인 로탁세인(rotaxane)으로 발전시켰다. 이를 기반으로 그는 분자 승강기(lift), 분자 근육, 분자 컴퓨터 칩 등으로 발전시켰다.

이들의 연구에 이어 페링하는 1999년 자외선을 쬐면 같은 방향으로 돌아가는 분자모터(motor)를 처음 개발했다. 이를 이용해 유리 실린더를 1만배나 빨리 회전시킬 수 있었고, 초소형 나노자동차를 고안했다.

노벨위원회는 “분자모터는 1830년대 전기모터와 비슷한 단계”라며 “당시 과학자들은 다양한 급회전 크랭크와 바퀴를 선보이면서도 전동열차, 세탁기, 믹서기 등으로 이어질 것을 알지 못했다”고 설명했다.

온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr