수백 개의 자석을 적당한 용기에 넣으면 서로 얽히고설킨다. 자석을 처음 보는 사람은 이 모습을 보고 자석은 서로 얽히는 성질이 있다고만 생각한다. 손으로 몇 개를 집어 들고 나서야 비로소 자석이 서로 밀어내기도 한다는 걸 알게 된다.

화학과 이인수 교수가 이끄는 나노스케일 공간한정 화학반응 연구단은 나노 크기의 용기에서 나타나는 화학적 현상과 화학반응을 연구한다. 유리와 성분이 같은 ‘실리카’로 다양한 모양의 나노 용기를 만들고, 그 안에 여러 물질을 담아 화학적 성질을 살펴보거나 화학반응을 단계별로 관찰해 지금까지 발견되지 않은 새로운 현상을 발굴한다.

이 작은 세계의 화학은 기존에 볼 수 없던 현상을 통해 화학의 지평을 넓힐 뿐 아니라 촉매, 에너지, 의료진단 분야에 필요한 소재 개발에 도움을 주기도 한다. 예를 들어 물의 전기 분해를 촉진해 수소에너지를 효율적으로 얻을 수 있는 새로운 구조의 백금 촉매를 개발하거나 작은 나노 용기 입자를 세포 안에 넣어 다른 세포의 기능을 해치지 않으면서 인공적인 화학반응을 유도하는 화학직교적촉매를 만들 수 있다.

최근에는 간암 세포를 발견하고 진행 과정을 추적하는 망간(Mn) 기반의 자기공명영상(MRI) 조영제를 만드는 연구를 진행했다. 기존 조영제에 쓰이는 가돌리늄(Gd) 3가 이온은 자성이 강해 조영 효과가 크지만, 독성이 있어 환자의 몸에 남으면 신경섬유증을 유발하는 단점이 있었다. 나노스케일 공간한정 화학반응 연구단은 가돌리늄 3가 이온과 화학적 성질이 비슷하고 독성이 없는 망간을 나노 용기에 담은 후 많은 물 분자와 상호작용하도록 조작해 조영 효과를 높일 수 있었다.

나노스케일 공간한정 화학반응 연구단은 나노 공간에 한정하는 방법론을 여러 분야에 적용하기 때문에 구성원들은 큰 주제를 공유하면서 유기화학, 무기화학, 전기화학, 세포 실험 등 각자의 관심 분야를 연구할 수 있다. 방법론을 개척하고 확장하는 일뿐 아니라 다양한 분야에 적용하고 산업에 응용하는 것까지, 연구단은 나노 공간이라는 도구로 각자의 개성을 담은 그림을 그리고 있다.