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유기색의 원리 : 공명, 공액결합(Conjugated)

- 무기색의 원리

빛의 파장




Conjugation 정도에 따라 흡수파장이 길어짐









Doner와 Acceptor가 있으면 훨씬 효과적으로 빛 흡수







공명

phenanthrene have more stabilization energy than anthracene
Due to higher number of phenanthren resonance forms, it has more stabilization energy.

 




대표적인 천연 색의 구조







 

 


블루의 과학

2009년 새로운 청색이 발견됐다. 색의 이름은 ‘인민블루(YInMn Blue: 국내에서는 인망블루로 알려졌으나 인민블루가 원 발음에 가깝다)’. Y(이트륨), In(인듐), Mn(망간)으로 이루어진 이 색은 역사상 가장 파란색이었다. 예술계와 산업계는 200년 만에 발견한 이 무기화학적 색소에 비상한 관심을 보였다. 이전까지 모든 청색의 기준은 울트라마린이었다. 미켈란젤로가 시스티나 성당 천장 그림을 그릴 때 썼던 이 색은 대부분의 예술가들에게는 선망의 색이었다. 1508년도 당시의 기록에 따르면 울트라마린 30그램을 사려면 약 41g의 황금(약 12두카덴)을 지급해야 했다. 라피스 라줄리라는 희귀한 광석에서 추출해야하기 때문에 값이 비쌌다. 1824년에 이르러서야 인공 울트라마린의 제조법이 개발되었고, 대중적으로 퍼지기 시작했다.
인민 블루의 발견에도 흥미로운 이야기가 숨어 있다. 이 색을 발견한 마스 서브라매니언 박사는 고성능 컴퓨터에 쓰일 신소재 개발에 매달리고 있었다. 일산화이트륨과 일산화인듐 그리고 산화망간을 혼합해 만든 물질이 새로운 신소재가 될 것으로 기대했으나, 한없이 푸른빛을 띨 뿐이었다. 기대했던 물질은 얻지 못했지만, 우연히 발견된 인민블루는 그동안의 어떤 연구 업적보다도 대중에게 큰 화제를 불러일으켰고 산업적인 성과를 그에게 안겨줬다.
청색을 만들어내기 위한 과학자들의 노력이 항상 좋은 결말로 끝난 것은 아니다. 18세기의 프랑스 화학자 피에조르셉 마케는 베를린에서 발명된 프러시안 블루 색소를 연구 중에, 그때까지 알려지지 않았던 푸른색의 산을 발견한다. 애거시 크리스티가 작품에 가장 많이 사용한 독약이자, 유대인 대량학살의 도구로 사용됐던 물질, 바로 ‘청산’이었다. 청색을 향한 과학자들의 연구는 지금도 계속되고 있다. 기대되는 최신의 연구도 『블루의 과학』에서 찾아볼 수 있다.

동식물에서 파란색은 왜 보기 어려울까?

식물은 생존을 위해 빛 에너지를 필요로 한다. 특정한 파장의 빛만 흡수하고 여기서 흡수되지 않고 반사되는 나머지 파장의 색들이 우리 눈에 어떤 색으로 비치게 되는데, 그 나머지 색이 파랑 경우가 드문 것이다. 식물계의 모든 색소 가운데 꽃을 푸른색으로 물들일 수 있는 색소군은 단 하나로, 그게 바로 안토시아닌이다. 특히 안토시아닌의 한 종류인 델피니딘 계열의 분자가 많은 푸른 꽃을 피우게 한다. 저자는 이 델피니딘을 푸른 장미의 비밀을 풀 열쇠로 주목한다.
2004년 여름, 최초로 푸른 장미를 재배하는데 일본의 연구진이 성공한다. 2009년부터 일본 국내에 판매가 시작된 이 장미의 이름은 ‘어플로즈’였다. 저자는 산토리 연구소를 찾아가 연구진이 만든 푸른 장미를 확인한다. 하지만 장미는 그리 파랗게 보이지 않았다. 푸른 장미 연구에 몰두하고 있는 한 과학자는 지금보다 얼마나 더 파란 장미를 만들 수 있을지 현재로서는 이야기하기 어렵다고 말한다.
동물의 파란색은 어떨까? 저자는 파란색을 띠는 동물에게서 어떤 비밀을 알아냈을까? 식물의 푸른색과 동물의 푸른색은 어떤 차이가 있을까? 일반적으로 꽃은 색소를 지니고 있어 가시광선의 일부분을 흡수하고 나머지를 반사한다. 그에 반해 새와 물고기, 나비 등에게서 보이는 푸른 계열의 색깔들은 대부분 미세한 표면 조직의 광선을 꺾거나 구부리거나 분산시킴으로써 나타난다. 저자는 이를 이해시키기 위해 비눗방울의 예를 들어 설명한다.
땅 속의 파란 광물에서 시작해 파란색을 얻으려는 인간의 집착, 지금까지의 과학으로도 만들기 힘든 파란 장미의 특별함, 그리고 동물의 푸른빛이 얼마나 정교한 구조에 의한 것인지를 책에서 접하다 보면 자연의 색이 얼마나 경이롭고 신비한지를 깨닫게 된다. 이 책은 파란색으로의 여행을 위한 가장 아름답고 흥미로운 안내서다.