럿거스 대학교의 연구에 따르면 DNA와 단백질의 자연 분해에서 영감을 받은 새로운 플라스틱 생산 방식이 합성 고분자의 수명을 획기적으로 바꿀 수 있다고 합니다. 화학자 유웨이 구(Yuwei Gu)가 이끄는 과학자 팀은 사용 중에는 내구성을 유지하지만 의도된 목적이 끝난 후에는 자연적으로 분해되도록 유도할 수 있는 플라스틱을 개발했습니다.
최근 연구에 자세히 설명된 이 획기적인 기술은 분해 속도를 며칠에서 몇 년까지 정밀하게 제어할 수 있으며, 빛이나 간단한 화학 신호로 시작할 수 있습니다. 구 교수는 베어 마운틴 주립 공원에서 하이킹을 하던 중 지속적인 플라스틱 폐기물과 유기 물질의 자연 분해 사이의 극명한 대조를 관찰하면서 영감을 얻었습니다. 이러한 관찰을 통해 그는 합성 플라스틱에서 자연 고분자의 구조적 특징을 모방하는 것을 탐구하게 되었습니다.
구 교수는 "핵심은 특정 조건에서 분해되기 쉬운 특정 화학 결합을 통합하는 것입니다."라고 설명했습니다. "이러한 결합을 신중하게 설계함으로써 플라스틱이 언제 어떻게 분해되는지 제어할 수 있습니다." 이러한 제어는 플라스틱 구조 내에 특정 "트리거" 분자를 내장함으로써 달성됩니다. 이러한 분자는 특정 자극에 노출되면 고분자 사슬을 분해하는 일련의 반응을 시작합니다.
이 기술의 의미는 광범위하여 식품 포장에서 의약품 전달에 이르기까지 다양한 분야에 영향을 미칠 수 있습니다. 수명을 위해 설계된 현재의 플라스틱은 자연 분해에 대한 저항성으로 인해 환경 오염에 크게 기여합니다. 이 새로운 접근 방식은 필요할 때 내구성이 있지만 안전하고 효율적으로 분해되도록 프로그래밍할 수 있는 플라스틱을 만들어 솔루션을 제공합니다.
이 개발은 또한 미세 플라스틱 오염에 대한 우려를 해결합니다. 기존 플라스틱이 분해되면 종종 환경에 잔류하고 먹이 사슬에 들어갈 수 있는 작은 입자로 조각납니다. 새로운 기술은 플라스틱이 무해한 부산물로 분해되도록 보장함으로써 이를 완화하는 것을 목표로 합니다.
"프로그래밍 가능한 분해"라는 개념은 완전히 새로운 것은 아니지만 럿거스 팀의 접근 방식은 제어 및 다양성 측면에서 상당한 발전을 제공합니다. 이전의 시도는 종종 고온 또는 가혹한 화학 물질과 같은 극단적인 조건에 의존하여 분해를 시작했습니다. 이 새로운 방법은 보다 부드럽고 환경 친화적인 트리거를 허용합니다.
다음 단계는 생산 공정을 확장하고 실제 응용 분야에서 플라스틱을 테스트하는 것입니다. 연구원들은 또한 AI 및 머신 러닝을 사용하여 이러한 분해성 플라스틱의 설계를 최적화하는 방법을 모색하고 있습니다. 화학 구조 및 분해 경로의 방대한 데이터 세트에 AI 모델을 훈련함으로써 새롭고 개선된 재료의 발견을 가속화하기를 희망합니다.
연구팀의 한 멤버는 "AI가 특정 응용 분야에 대한 단량체 및 트리거의 최적 조합을 식별하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 믿습니다."라고 말했습니다. "이를 통해 다양한 산업의 고유한 요구 사항을 충족하도록 플라스틱의 분해 특성을 조정할 수 있습니다."
이 연구는 학계와 산업계 모두의 관심을 끌었으며, 잠재적인 협력이 임박했습니다. 연구팀은 이 기술이 플라스틱이 더 이상 지속적인 환경 부담이 되지 않는 보다 지속 가능한 미래를 위한 길을 열어주기를 희망합니다.
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