유기·무기·물리화학·재료. 친환경 합성·촉매·약물 개발.
Multimodal <scp>AI</scp> for Real‐Time Food Safety and Quality: From Sensors to Foundation Models, Edge Deployment, and Regulation
식품 안전 및 품질을 실시간으로 보장하기 위해서는 농장에서 소매점에 이르기까지 시각, 분광학, 휘발성 물질, 바이오센싱, 공정 원격 측정 등 다양한 신호를 활용하여 신속한 의사 결정이 필요합니다. 본 연구는 이러한 이종 데이터를 융합하는 멀티모달 인공지능(AI)이 유해 물질 감지, 진위 확인, 신선도 예측에 어떻게 활용될 수 있는지 조사하고 요약합니다. 데이터 엔지니어링 관행으로는 시간 동기화, 실제 데이터와의 공동 등록, 다중 사이트 및 다중 계절 일반화를 위한 강력한 샘플링을 포함하여 이질적인 스트림을 분석 준비 상태로 만드는…
Tetrazole-based fluorescent probe for sensitive detection of Cu2+: photoluminescence, biological activity, DNA/BSA interaction, and theoretical insights
질소 함량이 높은 헤테로고리 화합물인 테트라졸(TZ)은 금속 이온과 강력하게 배위 결합할 수 있는 독특한 방향족 고리 구조를 가지고 있습니다. 본 연구에서는 테트라졸 기반 형광 프로브인 1,4-다이(테트라졸-5-일)부탄(DTB)의 화학 감지, 생물학적 및 전산학적 특성을 종합적으로 탐구했습니다. 형광 분광법 분석 결과, DTB는 구리 이온(Cu2+)에 대해 뛰어난 민감도와 선택성을 보였으며, Cu2+ 존재 시 광발광(PL) 강도가 현저히 소광되었습니다. 다양한 금속 이온 중 Cu2+가 가장 높은 소광 효율을 나타냈으며, 검출 한계…
Entropy Governs the Structure and Reactivity of Water Dissociation Under Electric Fields
전기화학 장치의 성능과 안정성, 그리고 효소 반응 및 유기 반응의 선택성에 있어 전기장에 대한 물의 반응은 매우 중요하다. 특히 물 자동 해리(WD) 반응은 산-염기 수용액 화학을 지배하고 반응 속도와 메커니즘을 결정하는 핵심 과정이지만, 전기화학 환경에서의 WD 반응 열역학은 아직 제대로 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 편극의 현대 이론(modern theory of polarization) 프레임워크 내에서 제일원리 분자 동역학 시뮬레이션을 활용하여 외부 전기장 하의 WD 반응을 조사했다. 그 결과, 강한 전기장이 WD …
Computational design of metallohydrolases
새로운 효소를 설계하는 데 있어, 표적 화학 반응의 전이 상태를 안정화하는 이상적인 촉매 활성 부위를 갖춘 단백질을 구축하는 것은 중요한 과제입니다. 기존의 생성형 인공지능 방법은 촉매 잔기의 서열 위치와 골격 좌표를 모두 지정해야 한다는 한계가 있었습니다. 본 연구에서는 이러한 제약 조건을 제거한 RFdiffusion2를 개발하고, 양자 화학 기반의 활성 부위 기하학적 구조로부터 아연 금속수해효소를 설계했습니다. 초기 96개 설계에 대한 실험 결과, 가장 활성이 높은 효소는 16,000 M−1 s−1의 촉매 효율(kcat/KM)…
Mechanically robust eutectogels enabled by precisely engineered crystalline domains
유텍토젤은 환경 안정성, 반복 변형성, 높은 이온 전도성으로 인해 다양한 기술 응용 분야에서 유망한 소재로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 유텍토젤은 취약한 네트워크 구조를 가지며, 높은 탄성 계수, 강도, 인성을 동시에 달성하는 데 어려움이 있었습니다. 본 연구에서는 기계적 강도가 우수한 유텍토젤을 제조하기 위한 가변 온도 용매 교환(VTSE) 전략을 제안합니다. VTSE 접근 방식은 2단계 용매 교환 공정을 통해 폴리(비닐 알코올)의 결정 핵 생성 및 성장을 시너지 효과로 최적화하여, 잘 발달된 결정 도메인으로 가교된 견고한 …
Physics-Based Solubility Prediction for Organic Molecules
유기 분자의 수용해도 예측은 에너지 재료 설계부터 환경 오염 물질 평가에 이르기까지 다양한 분야에서 중요하게 다뤄진다. 특히 신약 개발 과정에서 낮은 수용해도는 빈번히 걸림돌이 되며, 실험적 측정은 시간과 자원이 많이 소모되고 이미 합성된 분자에만 적용 가능하다는 한계가 있다. 이에 따라 용해도를 예측하는 계산 화학적 접근법 개발의 필요성이 증대되고 있다. 최근 물리학 기반 방법론은 상당한 발전을 이루었으며, 여러 대조적인 기술들이 정확한 용해도 예측과 구조 최적화를 위한 풍부한 열역학 데이터를 제공한다. 본 논문은 이러한 물리학…
Beyond coordination and covalent bonds: Stabilization strategies and emerging applications of metal hydrogen-bonded organic frameworks
금속-수소결합 유기 골격체(MHOF)는 금속-유기 단위의 수소결합 기반 자가 조립으로 형성되는 새로운 결정성 다공성 물질이다. 기존의 금속-유기 골격체(MOF)나 공유결합 유기 골격체(COF)에 비해 수소결합의 상대적 약점으로 인해 합성이 어렵다는 문제가 있다. 하지만 금속-유기 빌딩 블록의 합리적 설계, 산성도/염기성도 정밀 제어, 전략적 위상 계획을 통해 안정적이고 영구적인 다공성 MHOF를 성공적으로 구현할 수 있다. 수소결합과 다공성의 시너지 효과는 MHOF에 고유한 물리화학적 특성을 부여하며 다양한 기능 탐색의 기회를 제…
Metal–organic framework-based dual-mode biosensors: Mechanisms and applications
복잡해지는 검출 환경에 대응하기 위해 바이오센싱 기술은 단일 모드에서 듀얼 모드 시스템으로 발전하고 있습니다. 금속-유기 골격체(MOF)는 높은 표면적, 조절 가능한 기공 구조, 다기능성 덕분에 듀얼 모드 바이오센서의 이상적인 기판으로 주목받고 있습니다. MOF는 금속 노드와 리간드 간의 정밀한 배위 공학을 통해 시너지 효과를 내는 광학-전기화학 신호 출력을 가능하게 합니다. 또한, 고유한 효소 유사 또는 광/전기 촉매 활성(존재 시)은 기질 전환을 통해 검출 신호를 증폭시킬 수 있습니다. 모듈식 설계는 신호 변환 및 촉매 기능을…
Advances in Hyperspectral Imaging Technology for Grain Quality and Safety Detection: A Review
곡물 품질 및 안전성 평가는 전 세계 식량 안보와 경제 안정에 필수적입니다. 기존의 곡물 평가 방식은 노동 집약적이고 시간이 많이 소요되며 시료를 손상시키는 단점이 있었습니다. 이에 따라 비파괴적이고 효율적인 대안 기술의 필요성이 증대되었습니다. 본 총설은 공간 및 스펙트럼 데이터를 통합하여 비파괴적이고 신속한 분석을 가능하게 하는 초분광 이미징(HSI) 기술의 최근 발전을 다룹니다. HSI는 기존 방법의 한계를 극복하며 곡물 분석에 혁신적인 접근법을 제공합니다. 지난 5년간 HSI는 질병 감지, 품질 평가, 이화학적 특성 분석…
Chemistry Education Research and Practice
이 논문은 화학 교육 분야의 교사, 연구자 및 실무자를 위한 학술지인 CERP(Chemistry Education Research and Practice)를 소개한다. CERP는 다이아몬드 오픈 액세스 저널로서, 화학 교육 관련 최신 연구와 실제 적용 사례를 폭넓게 다루며 학술 정보의 접근성을 높이는 데 기여하고 있다. CERP는 투고된 논문에 대해 신속한 심사 과정을 제공하여 연구자들이 자신의 성과를 빠르게 공유할 수 있도록 지원한다. 첫 심사 결정까지 평균 14일이 소요되는 효율적인 시스템을 통해 연구의 적시성을 확보하고 있다…
Cu/Zn/histidine supramolecular assemblies with optimized Cu catalytic sites as an alternative of superoxide dismutase
체내 활성산소종(ROS) 손상에 대한 1차 방어선인 초과산화물 불균등화 효소(SOD)는 산화 스트레스 관련 질병 치료에 활용되지만, 금속 이온과 아미노산 잔기 간의 경직된 배위 결합으로 인해 촉매 활성이 제한적입니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 했습니다. Cu-Zn-SOD의 Cu2+/히스티딘 잔기 배위에서 영감을 받아, Cu2+와 히스티딘 내 다양한 작용기 간의 사면체 배위 구조 형성 시 배위 결합의 끊어짐/재형성 깁스 자유 에너지 변화를 계산했습니다. 그 결과, 네 개의 이미다졸일과 배위된 Cu 촉매 부위보다 하나의 아…
Monomeric Fe in Six-Membered Rings at Work: <i>Operando</i> Spectroscopy of Nitrous Oxide Activation and Decomposition over Fe-Exchanged Zeolites
이온 교환 제올라이트의 이종 화학종은 반응성 이해를 어렵게 한다. 특히 아산화질소(N₂O) 활성화 및 분해에 널리 사용되는 철 함유 제올라이트의 경우 더욱 그러하다. 본 연구는 소형 기공 제올라이트 SSZ-13 내 철 이온의 반응성 구조를 규명하고자 오페란도(operando) 확산 반사 UV-Vis, 적외선 분광법, 전자 상자성 공명 분광법을 결합하여 촉매의 다양한 구조적 특성에 대한 상호 보완적 민감도를 확인했다. 변조 여기(ME) 및 위상 감지(PSD) 기술을 접목하여 철 이온의 거동을 위치 선택적으로 추적했다. 이를 통해 산…
Rethinking the Excited-State Redox Properties of Iron(III) Complexes for LMCT Photoredox Catalysis
광산화환원 반응 설계에서 전자 들뜬 상태의 환원 전위는 매우 중요하지만, 직접 측정이 불가능하여 통상적으로 바닥 상태 전위와 들뜬 상태 에너지로부터 추정됩니다. 본 연구는 이러한 일반적인 추정 방식이 광활성 리간드-금속 전하 이동(LMCT) 들뜬 상태를 갖는 저스핀 d5 철(III) 복합체에는 적용될 수 없음을 밝혀냈습니다. Stern–Volmer 발광 소광, 광촉매 실험 및 상세한 열역학 분석을 통해, 들뜬 상태 철(III) 복합체의 실제 산화 전위가 예상보다 최대 0.7 V 낮다는 사실을 확인했습니다. 이는 광유도 전자 전달 …
LMCT‐Driven Iron Photocatalysis: Mechanistic Insights and Synthetic Applications
철 기반 광촉매는 귀금속 촉매의 지속 가능한 대안으로 다양한 화학 반응에 활용되며 주목받고 있습니다. 특히 리간드-금속 전하 이동(LMCT)을 통한 Fe(III)-리간드 결합의 균일 분해는 기질의 산화환원 전위 매칭 없이 온화한 조건에서 반응성 라디칼 종을 생성할 수 있어 큰 관심을 받고 있습니다. 본 총설은 지난 5년간 발표된 LMCT 기반 철 광촉매의 최신 연구 동향을 포괄적으로 다루며, 메커니즘적 통찰과 합성 응용에 중점을 둡니다. Fe(III)-리간드 균일 분해를 할라이드, 카르복실레이트, 알콕사이드, 아자이드 등 배위 리…
Hierarchical chiral supramolecular assemblies with strong and invertible chiroptical properties
초분자체는 구조적 다양성과 동적 특성으로 인해 첨단 카이랄 소재로서 큰 잠재력을 지니지만, 낮은 원편광 이색성(CD) 활성이 실제 응용을 제한해왔습니다. 본 연구는 무카이랄 양친성 단분자 미셀과 카이랄 첨가제의 공동 조립을 통해 거대하고 가역적인 키로광학 활성 및 기계적 특성을 갖는 계층적 초분자체를 개발했습니다. 미셀이 형성하는 나노구조 환경에서 성분 간의 다중 수소 결합을 통한 점진적인 카이랄성 전이가 유도되어 카이랄 섬유형 조립체가 형성됩니다. 이러한 계층적 구조는 기존 한계를 넘어선 강력한 키로광학 특성을 발현합니다. 다…
Elements as Harmonic Frequencies: Nuclear Structure, Mass, and Chemistry from Wave Geometry
본 연구는 모든 원소가 수소의 정수배 조화 진동이라는 새로운 관점을 제시한다. 92가지 자연 원소 모두 수소 질량의 정수배에서 2% 이내의 오차를 보이며, 원소 간 화학 결합은 음악적 간격에 해당한다. 예를 들어, CO₂는 완전 4도, 물은 4옥타브, 소금은 완전 5도에 해당하며, 알려진 36가지 결합 모두 5% 이내의 오차로 일치한다. 단일 매개변수 질량 공식 M(A,Z) = A × m_H × (1 − 0.81% × 4Z(A−Z)/A²)를 통해 수소부터 우라늄까지 모든 핵 질량을 평균 0.3% 오차로 예측할 수 있다. 이는 기존…
Balanced Iodophilicity and Solvophilicity Unlocks Fast Iodine Conversion Chemistry
수계 Zn-I2 전지의 성능은 폴리요오드화물 셔틀링과 느린 산화환원 동역학으로 인해 제한된다. 기존 연구들은 요오드 음극 안정성 향상에 초점을 맞췄으나, 폴리요오드화물 흡착과 계면 물질 전달 동역학 간의 균형이라는 중요한 측면은 간과되었다. 요오드 중간체의 불충분한 포획은 낮은 활용률과 빠른 용량 감소를 초래하며, 과도한 흡착은 이온 수송을 방해하고 촉매를 비활성화시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 NiN4P 및 FeN4P 부위를 포함하는 이중 단일 원자 촉매를 활용하여 용매화도(solvophilicity)와 요…
Optimization of Antibiotic Selection: ABC and VED Analysis of Medicines Against Intracellular Microorganisms
항생제 치료는 세포내 병원체 및 결핵을 포함한 세균 감염 치료의 핵심 방법이다. 효과적인 항균제 선택은 세포 침투 및 대식세포와 조직 내 병원체 파괴 능력에 크게 좌우된다. 본 연구는 세포내 미생물 및 결핵에 활성인 항생제에 대한 ABC(Always Better Control) 및 VED(Vital, Essential, Desirable) 분석을 수행하고, 마크로라이드, 플루오로퀴놀론, 리팜피신 등 주요 임상약리학적 그룹의 특성을 규명하며, 이들의 결핵 및 기타 세포내 감염 약물 치료에서의 역할을 평가하는 것을 목표로 한다. 연구…
Rhodium nanoparticles in ZrO2 on N-doped carbon leads to ultra-high catalytic selectivity and activity in nitroarene hydrogenation
금속 나노입자는 높은 원자 효율과 조절 가능한 활성 미세 환경으로 인해 불균일 촉매 분야에서 널리 연구되고 있으나, 그 구체적인 기능적 특성은 여전히 불분명합니다. 본 연구는 나이트로아렌의 -NO₂ 그룹을 -NH₂로 수소화하는 반응에서 단 0.1 wt%의 로듐(Rh)을 포함하는 Rh@ZrO₂/NC 촉매가 탁월한 성능과 높은 선택성을 보임을 보고합니다. p-나이트로아세토페논 전환율 98.6%, p-아미노아세토페논 선택성 100%, 반응 속도 56.4 mol p-나이트로아세토페논/(mol Rh·min)을 달성했습니다. 이러한 우수한 …
Boosting Photocatalytic <scp> H <sub>2</sub> O <sub>2</sub> </scp> Synthesis Over <scp>HKUST</scp> ‐1 <scp>MOFs</scp> ‐Derived Hollow <scp>HKUST</scp> ‐1@ <scp>CuFePBA</scp> @ <scp>CuS</scp> Heterojunctions
최근 광촉매를 이용한 과산화수소(H₂O₂) 합성이 주목받고 있으나, 광전자 부족, 낮은 산소 흡착 능력, 높은 열역학적 장벽 등으로 인해 광촉매 활성이 제한되는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 속이 빈 HKUST-1@CuFePBA@CuS (HS@CuFe@CuS) 이종접합 광촉매를 개발했습니다. 입방형 HKUST-1 금속-유기 골격체(MOF)를 전구체로 사용하여 합성했습니다. HKUST-1에서 방출된 Cu²⁺ 이온을 통해 HKUST-1 표면에 CuFe 프러시안 블루 유사체(CuFePBA) 나노시트를 성장시키고,…
Metal organic framework derived In2O3/ZrO2 heterojunctions with interfacial oxygen vacancies for highly selective CO2-to-methanol hydrogenation
이산화탄소(CO2)를 메탄올로 수소화하는 반응은 탄소 포집 및 활용의 유망한 전략이지만, 높은 선택성과 생산성을 달성하는 데 어려움이 있습니다. 본 연구는 계면 산소 결함을 가진 In2O3/ZrO2 이종접합 촉매를 개발하여 CO2-메탄올 전환의 효율을 크게 향상시켰습니다. 인듐이 함침된 지르코늄 기반 금속-유기 골격체(MOF)를 열분해하여 촉매를 합성했습니다. 이 방법으로 ZrO2 및 탄소 매트릭스 내에 초미세 In2O3 나노입자가 균일하게 분산된 구조를 얻었으며, 특히 In2O3/ZrO2 이종접합 계면에서 풍부한 산소 결함이 형…
Electrochemical Detection of Heavy Metals Using Graphene-Based Sensors: Advances, Meta-Analysis, Toxicity, and Sustainable Development Challenges
식품 내 중금속 오염은 심각한 건강 문제를 야기하므로 신속한 검출이 필수적입니다. 기존 중금속 검출법은 비용, 분석 시간, 복잡성 면에서 한계가 있습니다. 지난 10년간 전기화학적 중금속 검출법 중 특히 볼탐메트리 분석이 신뢰성, 경제성, 신속성을 갖춘 방법으로 부상했습니다. 본 연구는 지난 10년간 그래핀 기반 전기화학 센서를 이용한 중금속 모니터링 기술의 발전과 적용을 상세히 다룹니다. 센서의 그래핀 변형(제조 공정, 안정성, 비용, 재현성) 및 분석 특성(민감도, 선택성, 신속성, 낮은 검출 한계, 매트릭스 효과)을 비판적으…
Water Adsorption in Metal–Organic Frameworks: Characteristics, Mechanisms, and Structure–Property Relationships
물 부족 문제 해결을 위해 금속유기골격체(MOF)를 활용한 대기 중 수증기 포집이 유망한 전략으로 부상하고 있습니다. MOF의 물 흡착 특성과 단계 압력은 수집 가능한 물의 양과 수확 효율성에 직접적인 영향을 미치지만, 물 흡착 거동 및 MOF 특성과의 관계에 대한 포괄적인 이해는 부족했습니다. 본 연구는 200개 이상의 MOF를 체계적으로 분석하여 이 간극을 해소했습니다. 연구 결과, MOF의 물 흡착이 매우 복잡하며, 비-S자형 및 S자형 등 다양한 등온선 유형이 존재함을 확인했습니다. 특히 S자형 등온선 내에서는 거시상 확률…
Standoff LITES Sensor Based on a Frequency‐Stabilized Encased Quartz Tuning Fork
본 연구는 주파수 안정성을 향상시킨 밀봉형 수정 진동자(QTF) 기반의 원거리 광유도 열탄성 분광법(standoff-LITES) 센서를 최초로 제안하고 시연했습니다. QTF의 최적 작동 온도는 약 0°C로 설정되었으며, 3.27 µm 파장대의 DFB-ICL 레이저를 사용하여 물(H2O)과 메탄(CH4)의 흡수선을 포함하는 3056.8–3058.1 cm−1 범위의 파수를 방출했습니다. 센서는 오프축 포물면 거울과 5m 떨어진 협력 타겟을 활용하여 총 10m의 흡수 경로를 구현했습니다. 개발된 standoff-LITES 센서 시스템은…
Fibonacci Causal Loop Theory — Framework Paper: Axioms, Methods, Metrics, and Falsifiability Criteria for a 26-Paper Empirical Series
이 논문은 26편의 피보나치 인과 루프 이론(FCLT) 시리즈를 위한 통합 방법론적 참조 자료를 제공한다. FCLT는 화학 분야를 포함한 다양한 독립적인 영역에서 인과 관계를 분석하는 새로운 프레임워크를 제시한다. 본 연구는 FCLT의 핵심 개념들을 공식적으로 정의한다. 여기에는 필요 재귀 S(n) = S(n-1) + S(n-2), 선행 재귀 기저 상태 S(0), 파이 편차 측정 지표 δ, 복합 FCLT 구조적 일관성 지수(CSCI) 등이 포함된다. 또한, Class I/II 범주형 예측 프레임워크와 표준 예측 및 반증 프로토콜을…
Modular Access to <i>N</i>-SF<sub>5</sub> Azetidines
본 연구는 의약 화학 분야에서 잠재적 활용 가치를 지닌 새로운 종류의 골격인 N-SF5 아제티딘을 합성하기 위한 일반적이고 모듈형 전략을 개발했습니다. 이 방법은 안정적이고 확장 가능한 SF5 전이 시약을 활용하여 SF5 라디칼을 생성합니다. 이 라디칼은 케톤, 에스터, 알킬 또는 아릴 치환체를 포함하는 아자바이사이클로[1.1.0]뷰테인과 반응하여 고리 변형 해소 이작용기화 반응을 유도합니다. 이 합성법은 온화한 반응 조건에서 진행되며, 광범위한 작용기 내성을 보이고, 조작이 간편하다는 장점이 있습니다. 이를 통해 다양한 구조적 …
Oxidative Stress Fundamentals: Unraveling the Pathophysiological Role of Redox Imbalance in Non-Communicable Diseases
산화 스트레스는 반응성 산소종(ROS) 생성과 항산화 방어 시스템 간의 불균형으로 발생하며, 심혈관, 신경퇴행성, 염증성 질환 등 다양한 비전염성 질환의 병태생리에 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구는 ROS가 지질, 단백질, 콜레스테롤, DNA에 유발하는 손상의 생화학적 메커니즘을 탐구하고, 이를 상쇄하는 내인성(효소적, 비효소적) 및 외인성(영양학적) 항산화 시스템을 분석합니다. 주요 효소인 superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase와 비타민 C, E, 폴리페놀, 카로티노이…
Microwave-assisted extraction: Recent advances in optimization, synergistic approaches, and applications for green chemistry
지속 가능한 산업 관행으로의 전환은 기존 추출 방식의 비효율성과 환경 부담을 해소할 친환경 추출 기술 개발을 촉진하고 있습니다. 마이크로파 보조 추출(MAE)은 부피 가열을 통해 천연 화합물을 신속하고 효율적으로 회수하는 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 본 연구는 MAE의 최근 발전을 종합적으로 분석합니다. 마이크로파 출력, 시간, 용매 등 핵심 매개변수 최적화 전략을 체계적으로 검토하고, 초음파 또는 딥 유택틱 용매, 이온성 액체와 같은 친환경 용매와의 시너지 접근법을 탐구합니다. 비교 분석을 통해 MAE는 추출 시간과 용…
The ProteomeXchange consortium in 2026: making proteomics data FAIR
질량 분석법(MS) 기반 프로테오믹스 분야에서 개방형 데이터 표준화를 목표로 설립된 ProteomeXchange 컨소시엄은 지난 3년간 상당한 발전을 이루었습니다. PRIDE, PeptideAtlas, MassIVE, jPOST, iProX, Panorama Public 등 3개 대륙에 걸쳐 있는 6개 회원 데이터베이스를 통해 데이터 제출 건수가 매년 가속화되고 있습니다. 2025년 6월까지 ProteomeXchange 리소스에 총 64,330개의 데이터셋이 제출되었으며, 이 중 30,097개(47%)가 지난 3년 동안 제출되었습…
Diversity-oriented photobiocatalytic synthesis via stereoselective three-component radical coupling
다양성 지향 합성을 위한 효소적 다성분 탄소-탄소(C-C) 결합 형성 반응은 여전히 드뭅니다. 본 연구에서는 유기화학과 생화학 분야 모두에서 전례 없는 입체선택적 삼분자 라디칼 매개 C-C 커플링 반응을 협력적 광생체 촉매를 활용하여 개발했습니다. 재활용된 피리독살 탈카복실화효소의 유도 진화를 통해 이 삼분자 커플링 반응에서 완전한 단편 가변성을 확보했습니다. 이를 통해 기존 방법으로는 라세미 형태로도 접근하기 어려웠던 6가지 종류의 유용한 생성물을 합성할 수 있었습니다. 이 효소 플랫폼은 원격 입체 중심 구축, 입체다양성 촉매…
Quantum Chemistry Calculations of Circularly Polarized Luminescence (CPL): From Spectral Modeling to Molecular Design
원형 편광 발광(CPL)은 키랄 분자의 중요한 특성이지만, 기존 지식만으로는 구조-특성 관계를 파악하기 어렵습니다. 양자화학 계산은 CPL 특성에 대한 통찰력을 제공하고, 효율적인 CPL 활성 물질의 합리적인 설계를 위한 예측 도구로 활용됩니다. 본 총설은 세 부분으로 구성됩니다. 첫째, CPL 계산의 이론적 기초, 전자 구조 기술, 환경 효과, 진동 변조, 밴드 모양 넓힘, 그리고 응집체 시뮬레이션에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다. 둘째, 구조적 기준에 따라 정리된 광범위한 문헌 조사를 다룹니다. 셋째, 문헌 데이터를 비판적…
Profiling the proteome-wide selectivity of diverse electrophiles
효소 활성 저해에 의존하지 않는 공유 결합 저해제는 주로 시스테인 잔기를 표적으로 하는 데 국한되어 왔다. 이러한 시스테인 표적 공유 결합 저해제 개발은 경쟁적 잔기 특이적 프로테오믹스 기술을 활용하여 단백질체 전반의 선택성을 결정함으로써 크게 발전했다. 이 기술을 이용해 다른 아미노산을 모니터링하기 위한 여러 프로브가 개발되었고, 단백질 변형을 위한 더 많은 친전자체가 존재한다. 그럼에도 불구하고, 다양한 친전자체의 단백질체 전반 선택성을 직접적으로 비교하는 연구는 부족했다. 본 연구에서는 친전자체 선택성을 단백질체 전반에서 분…
A human pan-disease blood atlas of the circulating proteome
인체 혈액 프로테옴은 수천 개의 순환 단백질 분석을 통해 건강 상태를 총체적으로 반영한다. 본 연구는 다양한 질병 표현형을 조화로운 프로테오믹스 데이터셋 내에서 연구할 수 있도록 범질환 자원을 제시한다. 59가지 질병 및 건강 코호트에서 단백질 농도를 프로파일링하여 연령, 성별, 체질량지수와 관련된 단백질 및 질병 특이적 특징을 규명했다. 이 과정에서 통합된 프로테오믹스 접근법의 강력함을 입증했다. 연구 결과, 여러 질환 전반에 걸쳐 공유되거나 구별되는 단백질 패턴을 확인하며 생물학적 통찰력을 얻었다. 이 데이터셋은 8262명의…
A Golgi-targeted AIE-active probe for monitoring peroxynitrite and viscosity during drug-induced liver injury
약물 유발 간 손상(DILI)은 급성 간부전으로 이어질 수 있는 주요 생물안전 문제로 부상하고 있습니다. 간 손상 과정에서 과산화질소(ONOO⁻)와 같은 활성산소종(ROS) 농도가 증가하고, 동시에 세포 내 점도도 상승하는 특징을 보입니다. 본 연구에서는 이러한 변화를 감지하기 위해 골지체 표적 응집 유도 방출(AIE) 특성을 지닌 새로운 쿠마린 기반 프로브인 COUPY-SA를 개발했습니다. 이 프로브는 이중 형광 채널을 활용하여 ONOO⁻와 점도를 동시에 감지할 수 있습니다. COUPY-SA는 ONOO⁻에 대해 빠른 반응성과 …
Microwave-Assisted Organic Synthesis: An Eco-Friendly Method of Green Chemistry
화학 산업의 환경 및 인체 유해성 문제를 해결하고 유엔 지속가능발전목표를 달성하기 위해 1996년 그린 케미스트리 개념이 도입되었습니다. 이는 독성 물질 생성을 줄이고 지속가능한 화학 물질 및 공정을 개발하여 합성 방법의 효율성을 높이고 더 안전하며 독성이 적은 화학 물질을 만드는 것을 목표로 합니다. 이러한 맥락에서 마이크로파를 활용한 유기 반응은 화학 합성에 혁명적인 변화를 가져왔습니다. 마이크로파 화학은 사용되는 용매의 환경 영향을 최소화하며, 합성 화학 분야에서 선호되는 방법으로 자리매김했습니다. 본 연구는 마이크로파 유…
Truss-inspired ultra-high strength, fire-safe, and thermal insulating double-crosslinked wood aerogels
바이오 기반 목재 에어로젤은 기존 석유화학 기반 단열재를 대체할 유망한 소재이나, 낮은 기계적 강도와 가연성이 실제 적용을 제한합니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 트러스 지지 시스템에서 영감을 받아 초고강도, 내화성, 단열성을 갖춘 다기능 이중 가교 목재 에어로젤(TSP@Ca)을 개발했습니다. 산화 목재 셀룰로스 골격, 알긴산나트륨, 피트산(PA), Ca2+를 활용한 이중 수소-이온 결합 전략을 통해 TSP@Ca 에어로젤을 합성했습니다. 유한요소 시뮬레이션과 기계적 분석 결과, 산화 목재 템플릿 내 형성된 다점 지지 구조…
Mass Spectrometry Imaging
질량분석 이미징(MSI)은 복잡한 표면의 화학물질 공간 분포를 매핑하는 기술로, 각 픽셀이 질량 스펙트럼을 포함하여 탁월한 민감도와 정보 밀도를 제공한다. 지난 30년간 기술 발전으로 MSI는 재료 분석부터 생명 과학 및 임상 진단에 이르는 광범위한 분야에서 비표적 분자 및 원소 이미징의 주류 기법으로 자리매김했다. 본 연구는 MSI 분야의 주요 기술 발전에 초점을 맞춰 다양한 이미지 획득 모드와 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화(MALDI), 레이저 삭마 유도 결합 플라즈마(LA-ICP), 레이저 삭마 전기분무 이온화(LAESI…
Fast step heterodyne light-induced thermoelastic spectroscopy gas sensing based on a quartz tuning fork with high-frequency of 100 kHz
이 연구에서는 약 100 kHz의 고주파수 공진을 갖는 수정 진동자(QTF)를 활용한 고속 스텝 헤테로다인 광유도 열탄성 분광법(SH-LITES) 센서를 최초로 보고한다. 헤테로다인 LITES(H-LITES) 신호 생성의 이론적 원리를 분석하고, 아세틸렌(C2H2) H-LITES 센서를 구축하여 성능을 검증했다. 기존의 상용 QTF(약 32.768 kHz)와 고주파수 QTF를 비교한 결과, 고주파수 QTF가 10배 빠른 응답 시간을 보였다. 이 QTF를 사용한 H-LITES 센서는 33ms의 측정 주기를 달성하여 상용 제품보다 9…
An ultra-highly sensitive LITES sensor based on multi-pass cell with ultra-dense spot pattern designed by multi-objective algorithm
광유도 열탄성 분광법(LITES) 센서의 검출 성능 향상과 시스템 통합을 위해 긴 광 경로 길이(OPL)와 높은 광 경로 길이 대 부피 비율(RLV)을 가진 다중 통과 셀(MPC)이 중요합니다. 본 연구에서는 병렬 비지배 정렬 유전 알고리즘 II(PNSGA-II) 다중 목적 알고리즘으로 설계된 초고밀도 스팟 패턴 MPC 기반의 초고감도 LITES 센서를 최초로 보고합니다. PNSGA-II 알고리즘을 활용하여 5가지 고밀도 스팟 패턴 MPC를 생성했으며, 실험적으로 측정된 OPL은 20 cm⁻² 이상의 우수한 RLV를 보이며 이론적…
Comparative Assessment and Deployment of Zeolites, MOFs, and Activated Carbons for CO2 Capture and Geological Sequestration Applications
대기 중 이산화탄소(CO2) 농도 증가는 기후 변화의 주요 원인으로, 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술 개발의 시급성을 강조한다. 본 논문은 CO2 포집 및 장기 저장을 위한 다공성 흡착제인 제올라이트, 금속유기골격체(MOF), 활성탄 세 가지 주요 물질군을 비교 분석한다. 각 물질의 구조적 특성, 흡착 용량, 수분 안정성, 경제성을 평가하여 강점과 약점을 파악했다. 또한, 고갈된 유전 및 가스 저장소에 이러한 물질을 주입하는 다섯 가지 방법(직접 현탁액 주입, 고분자 보조 수송, 폼 보조 전달, 제어 방출 캡슐화, 사전 형성 입…
Machine Learning for Quality Control in the Food Industry: A Review
현대 식품 생산의 복잡성 증가는 품질 관리, 안전 모니터링 및 공정 최적화를 위한 첨단 솔루션의 필요성을 증대시키고 있습니다. 본 연구는 식품 산업의 품질 관리에 적용된 머신러닝(ML) 기술의 최신 발전 동향을 6가지 주요 영역(식품 품질, 결함 감지, 성분 최적화, 포장-센서, 공급망 추적성, 인더스트리 4.0 모델)에 걸쳐 체계적으로 검토합니다. PRISMA 기반 방법론을 활용하여 Scopus 데이터베이스에서 2005년부터 2025년까지 발표된 124편의 동료 심사 논문을 검색했으며, 사전 정의된 포함 및 제외 기준, 방법론적…
Insights into interactions between polyphenols and proteins and their applications: An updated overview
폴리페놀은 채소, 과일, 곡물 등 다양한 식품에 분포하는 중요한 2차 대사산물로, 독특한 구조와 항산화, 항염증, 항종양 등 여러 생체 활성으로 식품 및 영양 분야에서 주목받고 있습니다. 그러나 화학적 불안정성과 환경 요인에 대한 민감성으로 식품 시스템에서의 응용에 제약이 따릅니다. 본 논문은 폴리페놀과 단백질 간의 상호작용 방식과 특성 분석 방법을 체계적으로 검토합니다. 자외선-가시광선 분광법(UV-vis), 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR), 원형 이색성 분광법(CD), 등온 적정 열량측정법(ITC), 핵자기 공명(NMR…
Harnessing carbene polarity: Unified catalytic access to donor, neutral, and acceptor carbenes
유기 합성에서 금속 카벤은 매우 유용한 중간체이나, 모든 극성 유형의 카벤에 대한 촉매적 접근이 가능하지 않으며, 다양한 전자적 특성을 지닌 카벤들을 합성할 수 있는 공통 전구체도 알려져 있지 않습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 공여성(EDG: OMe, NR2, alkyl), 중성(H, BR2, SiR3, halide, aryl, heteroaryl), 그리고 수용성(EWG: CN, CO2R) 치환체를 포함하는 광범위한 카벤에 접근할 수 있는 통합 전략을 제시합니다. 이 철 촉매 방법은 α-염소 라디칼을 활용하여 (…
The Dirac Point as Necessity Depth Collapse: A Fibonacci Causal Loop Theory Pre-Registration of φ-Structured Quantum Critical Transport in Ultraclean Graphene
피보나치 인과 루프 이론(FCLT)은 필연성 깊이 붕괴(S(0) 상태)가 관측 가능한 물리량에서 φ-구조 특징을 생성한다고 예측한다. 이전 연구에서 위상 특이점 소멸이 S(0) 사건임을 확인한 데 이어, 본 연구는 초고순도 그래핀의 디랙점을 두 번째 독립적인 S(0) 시스템으로 제시한다. 디랙점에서는 개별 전자의 정체성이 사라지고 집단적인 디랙 유체 거동이 나타난다. 본 연구는 Majumdar 외 연구진의 공개 데이터를 활용하여 두 가지 예측을 사전 등록한다. 첫 번째 예측(P49a)은 디랙점에서의 비데만-프란츠 법칙 위반 계수가…
Nanoarchitectonics of Metal–Organic Framework and Nanocellulose Composites for Multifunctional Environmental Remediation
금속-유기 골격체(MOF)는 독특한 특성으로 환경 정화 분야에서 폭넓게 활용되지만, 분말 형태라는 한계로 실제 적용에 제약이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, MOF를 풍부하고 지속 가능한 바이오매스 유래 나노셀룰로스(NC)와 결합하여 가공 가능한 거시적 구조체를 구축하는 연구가 활발합니다. 본 총설은 MOF-NC 기반 다차원 거시 재료의 제조 및 환경 정화 응용 분야의 최근 발전을 다룹니다. 염료 흡착 및 분해, 의약품 제거, 중금속 이온 포획, 휘발성 유기 화합물(VOC) 흡착 및 분해, 이산화탄소 포획 및 분리, 미세…
Atroposelective construction of axially chiral alkenylindole-fused nine-membered rings via catalytic asymmetric formal (4 + 5) cycloaddition
축 방향 카이랄 아릴-융합 중간 크기 고리, 특히 9원 고리의 촉매적 아트로포선택적 합성은 중요하지만 난이도가 높습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 3-알키닐-2-인돌릴메탄올과 2-인돌릴에탄올의 유기촉매 비대칭 형식 (4+5) 고리화 첨가 반응을 통해 축 방향 카이랄 아릴알켄-융합 9원 고리 합성을 성공적으로 확립했습니다. 이 전략을 통해 다양한 축 방향 카이랄 알케닐인돌-융합 9원 고리가 최대 74%의 수율과 98% ee의 높은 거울상 선택성으로 합성되었습니다. 이론 계산은 반응 경로와 유기촉매 비대칭 형식 (4+5) …
MOF-derived nanomaterials: Transformative innovations for renewable energy and environmental sustainability
금속유기골격체 유래 나노소재(MOF-NMs)는 조성, 다공성, 기능성 측면에서 전례 없는 조절 가능성을 제공하며 재료 과학에 혁명을 가져왔습니다. MOF는 금속 산화물, 질화물, 층상 이중 수산화물(LDH), 탄소 기반 물질 등 고성능 MOF-NMs 합성을 위한 다목적 전구체로 활용됩니다. 열처리(열분해, 소성) 및 화학적 변형(질화, 인산화, 황화)을 통해 MOF-NMs는 향상된 표면적, 다공성, 촉매 활성을 나타냅니다. 이 검토는 MOF-NMs의 주요 합성 경로와 물리화학적 특성에 미치는 핵심 매개변수의 영향을 강조합니다. …
Precisely designing atomically dispersed catalysts for C-N coupling reactions
전기화학적 C-N 결합 반응은 C-N 결합 합성을 위한 친환경적인 방법이지만, 비효율적인 반응물 흡착, 경쟁적 부반응, 복잡한 반응 경로로 인해 널리 적용되지 못하고 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 정밀하게 정의된 활성 부위, 높은 촉매 활성, 향상된 선택성을 가진 단일 원자 촉매(ADCs)가 주목받고 있습니다. 본 총설은 ADCs를 활용하여 CO2, N2, NO2–, NO3–와 같은 소분자를 요소, 아미드, 옥심, 아미노산 등 고부가가치 유기 질소 화합물로 전환하는 현재의 반응 경로를 논의합니다. 특히 반응물 흡착, C/…
Bridging the pyridine-pyridazine synthesis gap by skeletal editing
단일 고리 원자 차이에도 불구하고, 이종 고리 화합물 쌍은 역합성 경로에서 현저한 차이를 보인다. 피리딘과 피리다진이 대표적인 예로, C5N 고리인 피리딘은 합성 용이성으로 인해 발견 화학에서 널리 활용된 반면, 유사한 C4N2 고리인 피리다진은 전자적으로 부조화한 헤테로원자 배열로 인해 합성이 어려워 활용이 제한적이었다. 본 연구에서는 피리딘을 피리다진으로 직접 전환하는 단일 원자 골격 편집 기술을 개발했다. 이는 피리딘의 탄소 원자를 질소 원자로 직접 치환하는 방식으로, 오르토(ortho) 위치에 아자이드를 도입한 후 N-아미…
Current landscape of plasma proteomics from technical innovations to biological insights and biomarker discovery
혈장은 건강과 질병 상태를 반영하는 단백질을 포함한 다양한 생체 분자의 풍부한 원천이다. 단백질은 생물학적 과정에서 핵심적인 역할을 수행하므로 바이오마커로서의 잠재력이 매우 커 최근 혈장 단백질체 프로파일링 연구가 급증하고 있다. 그러나 다양한 혈장 단백질체 플랫폼의 성능을 종합적으로 비교한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 이러한 간극을 해소하고자 친화도 기반 및 다양한 질량 분석법을 대표하는 8가지 플랫폼을 직접 비교했다. 13,000개 이상의 단백질을 포괄하며 동일한 코호트에 적용하여 각 플랫폼의 성능을 체계적으로 평가하고…
Mechanochemistry for Metal–Organic Frameworks and Covalent–Organic Frameworks (MOFs, COFs): Methods, Materials, and Mechanisms
금속-유기 골격체(MOF)의 기계화학은 지난 20년간 MOF 재료 및 기계화학 반응에 대한 이해와 설계를 발전시켜 온 중요한 분야입니다. 본 총설은 MOF 합성을 위한 기계화학적 전략과 기계적 처리 및 응력에 대한 MOF 재료의 반응을 포함하여, 이 두 분야의 밀접하고 상호 유익한 상호작용을 다룹니다. MOF는 기계화학 합성의 모델 대상으로 활용되어, 이 재료군의 접근성과 이해도를 높이는 동시에 기계화학 반응에 대한 실험적 및 근본적인 이해를 증진시킵니다. 유기 분자 고체의 기계화학을 MOF와 비교함으로써 얻을 수 있는 상호 이점…
Quartz-enhanced laser spectroscopy sensing
가스 감지 기술은 환경 모니터링, 산업 공정 제어, 의료 진단 등 다양한 분야에서 필수적으로 활용됩니다. 본 연구는 고품질 계수, 우수한 잡음 내성, 소형화 및 저비용의 장점을 지닌 석영 진동자(QTF)를 활용한 분광 기술에 주목합니다. QTF 기반의 핵심 분광 기술인 석영 증폭 광음향 분광법(QEPAS)과 광유도 열탄성 분광법(LITES)의 주요 혁신을 종합적으로 검토했습니다. QEPAS 분야에서는 고출력 여기 방법, 새로운 여기원, 향상된 QTF 검출 요소, 음파 증폭 전략을 분석했습니다. LITES 분야에서는 광학 공동 증폭…
Advances in Peptidomimetics for Next-Generation Therapeutics: Strategies, Modifications, and Applications
지난 20년간 펩타이드 약물 개발은 유기화학과 생명공학의 발전에 힘입어 크게 부흥했습니다. 특히 기존 펩타이드의 한계를 넘어 안정성, 특이성, 생체 이용률이 향상된 펩타이드 모방체 개발이 핵심 동력이었습니다. 본 총설은 펩타이드 골격을 변형하여 원하는 특성을 얻는 방법론을 체계적으로 검토하고, 현대 생명공학 혁신을 통해 가능해진 새로운 분자 변환 기술의 최신 발전을 조명합니다. 나아가 펩타이드 및 펩타이드 모방체의 실제 응용 사례를 강조하며, 의학과 약리학 분야에서의 성공적인 통합을 보여줍니다. 이 논문은 해당 분야의 성과와 과…
Research Progress on Antimicrobial Biomaterials
항생제 오남용과 다제내성균의 확산으로 인해 세균 감염 및 생물막 관련 합병증은 전 세계적으로 심각한 보건 문제로 대두되고 있습니다. 본 총설은 이러한 문제에 대응하기 위한 항균 생체재료의 최신 연구 동향을 체계적으로 탐구합니다. 연구는 먼저 세균 부착 및 생물막 형성 과정을 심층적으로 분석합니다. 이어서 수동적 항균 부착 저항 표면과 능동적 살균 재료의 작용 메커니즘을 상세히 설명합니다. 또한, 다중 메커니즘 시너지 효과를 발휘하는 재료와 지능형 반응성 항균 재료의 생체 의학 분야 적용 잠재력을 소개합니다. 본 연구는 항균 재료…
Advancing wastewater treatment with green and scalable metal–organic frameworks: from synthetic strategies to real-world deployment
전 세계적인 물 부족 문제 심화에 따라 혁신적인 폐수 처리 기술의 필요성이 증대되고 있습니다. 본 총설은 금속-유기 골격체(MOF)가 폐수 처리 분야에서 가지는 혁신적인 역할에 주목합니다. 기계화학, 연속 흐름, 초임계 유체 등 친환경적이고 확장 가능한 MOF 합성 전략과 고급 기능화 기법을 통합적으로 다룹니다. 이를 통해 다양한 오염물질 제거 성능, 실제 폐수 환경에서의 효과, 제거 메커니즘을 심층적으로 분석합니다. 나아가 MOF의 실질적인 현장 적용 플랫폼을 제시하고, 상업적 규모의 물 정화를 위한 주요 과제와 미래 연구 방…
