박정빈 | 한국교원대학교 화학교육과 조교수, cbpark@knue.ac.kr 서 론 바이러스는 지구상에서 가장 단순하면서도 가장 정교한 나노기계 중 하나이다. 특히, 이중가닥 DNA(dsDNA)를 유전체로 갖는 박테리오파지는 세균을 숙주로 삼으며, 그 감염 과정에서 물리화학적 현상이 수반된다. 박테리오파 지의 생활사는 크게 두 단계로 나눌 수 있다[그림 1(A), (B)]. 첫째, 복제 과정에서 수십 마이크로미터(μm)에 달하는 유전체 DNA를 수십 나노미터(nm) 크기의 단백질 껍데기인 캡시드(capsid) 안에 고밀도로 포장하는 단계(pack-aging)이다. 둘째, 숙주 세균에 부착한 후 포장된 DNA를 세균 세포 안으로 신속하게 방출(ejection)하는 단계이다. DNA 포장 과정에서 DNA는 생리적 조건보다 훨씬 높은 밀도로 압축되어, 캡시드 내부 압력은 수십 기압(atm)에 이르게 된다. 이처럼 DNA 포장 과정이 완

김희정, 김선빈, 김지환, 정준영* | 국민대학교 화학과 조교수, jjoung@kookmin.ac.kr 서 론 유기반응 예측은 신약 개발, 유무기 소재 합성, 화학 공정 최적화 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 과제로 자리 잡고 있다. 생성물 구조, 반응 경로, 선택성, 수율, 부반응 발생 가능성 등을 사전에 예측할 수 있다면, 실험에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 줄이고 보다 효율적인 합성 전 략을 수립할 수 있다. 전통적으로 유기반응 예측은 반응 메커니즘과 작용기 변환에 관한 전문가의 경험적인 지식에 의존해 왔다. 이를 모방한 규칙 기반(rule-based) 접근법은 미리 정의된 반응 규칙을 데이터베이스화하고, 주어진 기질에 적합한 규칙을 탐색하는 방식으로 작동한다. 이러한 접근법은 일반적인 반응 유형에 대해서는 높은 정확도를 보이지만, 새로운 반응 유형이나 희귀한 반응에 대한 일반화 능력이 제한적이다. 또한 방대한 반응 규

김정민 | 부산대학교 화학교육과 조교수, jeongmin@pusan.ac.kr 서 론 전해질은 일반화학 교과서에도 등장하는 익숙한 화학 시스템이다. 하지만 전해질은 이온 이동의 매질일 뿐 아니라, 전극 계면의 안정성, 부반응 억제, 장기 구동 안정성까지 좌우하는, 차세대 에너지 저장·변환 기술의 핵심 소재로 최근 폭넓은 주목을 받고 있다.[참고문헌 1-8] 많은 리튬이온전지용 비수계 전해질에서는 용매의 유전율, 점도, 염의 용해도, 이온 해리도 등을 주요 변수로 보았고, 많은 경우 염 농도는 약 1 몰농도 부근에서 최적화되었 .[참고문헌 5] 그러나 물-속-염 전해질(water-in-salt electrolyte, WISE)을 비롯한 최근의 고농도 전해질 연구[참고문헌 1-7]는 농도 자체가 전해질의 구조와 기능을 바꾸는 설계 변수임을 보여준다[그림 1]. 높은 염 농도는 점도 증가와 확산 저하를 일으킬 수 있지만, 동시에 용매화 껍

한예리 | 덕성여자대학교 화학과 조교수, hanyeri@duksung.ac.kr 서 론 양이온성 헤테로고리 염 구조를 갖는 퀴놀리늄(quino-linium) 염은 퀴놀린(quinoline)으로부터의 간단한 N-알킬화 반응 등을 통해 비교적 용이하게 합성될 수 있으며, 이러한 높은 합성 접근성과 구조 변형의 용이성을 바탕으로 최근 다양한 연구 분야에서 주목받고 있다.[참고문헌 1-2] 특히 퀴놀린 및 퀴놀리늄 핵심 골격은 여러 천연물과 생리활성 분자에서 공통적으로 발견되는 구조적 모티프를 포함하고 있어 의약화학 분야에서 지속적인 관심을 받아왔다.[참고문헌 3] 이러한 특성은 신규 생리활성 화합물의 설계와 기능성 분자 개발에 있어 퀴놀리늄 염이 유용한 분자 플랫폼이 될 수 있음을 시사한다. 또한 공액계가 확장된 구조를 도입할 경우 우수하거나 조절 가능한 형광 특성을 나타낼 수 있어, 형광 소재, 바이오이미징, 광기능성 재료 등 소재화학 분야

조현우 | 서울과학기술대학교 정밀화학과, 부교수 chohw2000@seoultech.ac.kr 화학은 물질을 다루는 학문으로, 물질이 갖는 화학적·물리적 특성과 그것이 일으키는 변화, 그리고 그 변화에 수반되는 에너지의 출입을 이해하는 것을 목표로 한다. 이러한 물질의 특성을 이해하기 위해 우리는 종종 하나의 분자가 가지는 미시적인 구조와 성질에 주목한다. 그러나 실제로 실험에서 다루는 대부분의 시스템은 단일 분자가 아닌, 다수의 분자들이 모여 이루는 열역학적 계에 해당한다. 특히 용액, 나노입자의 집합, 고분자 및 생체 분자와 같은 시스템은 잘 정렬된 결정 구조보다는 비결정적이고 유연한 특성을 가지는 연성 물질(soft matter)에 속하는 경우가 많다. 따라서 분자적 수준에서의 상호작용이 만들어내는 구조적 및 동역학적 특성이 거시적 연성 시스템의 물성으로 어떻게 발현되는지를 이해하는 것은 물리화학에서 매우 중요한 문제이다. 연성 물질에서 나타

허진서, 이영주* | 부산대학교 화학과 조교수, lyj0308@pusan.ac.kr 서 론 단백질인가 RNA인가 전통적인 신약 개발은 주로 단백질을 표적으로 하는 저분자 화합물을 중심으로 발전해 왔다. 이러한 약물은 일반적으로 표적 단백질의 활성 부위(active site)나 알로스테릭 포켓(allosteric pocket)에 결합하여 그 기능을 저해하거나 조절하는, 이른바 점유 기반(occupancy-driven) 기전을 통해 작용한다. 이러한 접근법은 오랜 기간 다양한 치료제를 탄생시키며 신약 개발의 중심 전략으로 자리 잡아왔다. 그러나 현재까지 알려진 질병 관련 표적단백질 가운데 85%는 뚜렷한 결합 포켓이 부족하거나 구조적으로 유연하여, 기존 저분자 화합물만으로는 효과적으로 제어하기 어려운 약물 화가 불가능한(undruggable) 표적으로 분류된다.[참고문헌 1] 대표적으로 전사인자, 내재적 무질서 단백질(intrinsically d

박가은, 신주현, 이서연, 송하영* | 가천대학교 화학과 조교수, hayoungs@gachon.ac.kr 서 론 카이랄 리간드의 개발은 이들이 도입된 전이금속 촉매를 이용한 비대칭 합성뿐만 아니라,[참고문헌 1] 원편광 발광(circularly polarized luminescence, CPL)[참고문헌 2] 등 카이랄 기능성 재료 개발에서 중요한 연구 축으로 자리 잡고 있다. 이러한 맥락에서 질소-헤테로고리 카벤(N-heterocyclic carbene, NHC)은 강한 σ-전자 공여성과 높은 구조적 다양성을 바탕으로 배위화학에서 필수적인 리간드로 자리매김하였으며,[참고문헌 3] 이를 기반으로 한 카이랄 NHC 리간드는 다양한 촉매 반응에서 높은 거울상 선택성을 구현해 왔다.[참고문헌 4] 한편, 고리형 (알킬) (아미노)카벤(cyclic (alkyl)(amino)carbene, CAAC)은 기존 NHC와 달리 카벤 중심의 α-위치에 4