연질 :: 고체와 액체 사이의 부드러운 성질을 지닌 물질

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고체와 액체 사이의 부드러운 성질 or 물질

 

연질이란?

 

연질은 고체와 액체 사이의 부드러운 성질 또는 그러한 성질을 지닌 물질을 말합니다. 좀 더 형식적으로 정의하면 열변동과 외력에 의해 쉽게 변형되는 물질을 말하며, 여기에는 냉장고의 아이스크림과 버터부터 벽의 페인트, 심지어 몸의 혈액과 조직에 이르기까지 많은 것이 포함됩니다.

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연질은 일반적으로 고체나 액체와 다르게 거동합니다. 그리고 과학자들은 연질의 이러한 성질을 알아내기 위해 그것이 무엇으로 이루어져 있는지 관찰하였습니다. 개별 분자를 확대하면 액체처럼 불규칙하고 무질서하게 보이지만 더 큰 규모로 보면 그것들은 질서 정연한 구조를 형성합니다. 그리고 우리가 눈으로 볼 수 있는 것을 더 확대하면 이 질서 있는 구조가 집합적으로 반응합니다. 이것은 재료에 안정적이면서도 유연한 특성을 부여하며, 이러한 무질서와 질서는 상호 작용하여 다른 어떤 것과도 비교할 수 없는 물질을 생성합니다.

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질서와 무질서의 혼합은 모든 연질 물질의 두 가지 중요한 속성으로 이어집니다. 첫째, 부드러운 재료는 큰 응답 기능을 나타냅니다. 이는 조건의 작은 변화가 재료의 특성을 극적으로 변경시킬 수 있음을 의미합니다. 둘째, 적절한 조건과 적절한 온도에서 고유한 특성을 가진 매우 복잡한 연질 물질 구조가 저절로 생성될 수 있습니다. 이것을 자가조립이라고 하며, 이는 생명의 핵심 요소입니다.

 

연질 재료의 탐구는 액정과 폴리머에 대한 Sam Edwards와 Pierre-Gilles de Gennes의 연구에서 발전했습니다. 이름에서 알 수 있듯이 액정은 고체와 액체의 성질이 있습니다. 예를 들어, 네마틱 액정은 액체처럼 어떤 방향으로든 자유롭게 움직일 수 있는 분자를 포함합니다. 그러나 동시에 이 분자들은 고체처럼 같은 방향을 가리키는 경향이 있습니다. 

※ 네마틱 : 액정 상태의 하나로, 분자 각각의 위치는 불규칙하지만 모두 일정한 방향성을 가지고 있는 상태

 

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그것들은 오늘날 대부분의 전자 디스플레이와 세포막 그리고 실크, 거미줄 등의 자연에서 발견됩니다. 한편, 폴리머는 수백만 개의 원자를 포함할 수 있는 반복되는 분자의 긴 사슬로 구성됩니다. 이 사슬은 결정을 형성하지 않습니다. 즉, 정상적인 고체가 아니며, 폴리머는 울, 면, 실크부터 플라스틱, 나일론, 폴리에스터에 이르기까지 많은 곳에 존재합니다.

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Edwards, de Gennes 및 기타 연질 물질의 개척자들은 더 많은 연질 물질을 탐구하기 시작했으며, 여기에는 시멘트, 분말, 폼, 콜로이드, 젤 등이 있습니다. 그리고 연성 물질 물리학에 대한 연구는 주제가 생명체로 바뀌면서 폭발적으로 증가했습니다.

이 분야의 연구는 물리학, 화학 및 생물학을 아우르며 살아있는 시스템을 작동시키는 원인을 밝히기 위한 시도입니다. 그리고 부드러운 물질이 삶의 많은 부분을 움직인다는 것이 밝혀졌습니다. 인체는 다양한 폴리머로 만들어졌습니다. 탄수화물, 지질, DNA 및 RNA와 같은 핵산은 모두 생체 고분자입니다. 우리 내부에 있는 약 100,000개의 서로 다른 단백질도 폴리머입니다.

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살아있는 시스템에 대한 이러한 새로운 정보는 우리 자신의 복잡한 연질 물질을 구축하는 데 필요한 영감을 제공합니다. 과학자들은 세포 생물학을 나노기술로 취급합니다. 따라서 전자 산업에서 나노와이어, 나노트랜지스터 및 나노센서로 더 단순한 자기 조립 나노물질이 구현되었으며, 다른 더 복잡한 구조가 다양한 응용을 위해 활발히 추구되고 있습니다.

 

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