# 컬러풀한 반사색을 나타내는 셀룰로오스 유도체

우리가 사는 이 지구의 표면은 약 10%가 삼림으로 덮여 있다. 그리고 삼림, 즉 식물의 질량의 약 40%는 셀룰로오스가 차지하고 있다. 이 셀룰로오스는 지구 상에서 가장 풍부하게 존재한다. 천연 고분자, 이른바 바이오매스이다. 식물은 클로로필을 통해 태양광의 에너지를 흡수하고 광합성에 의해 물과 이산화탄소로부터 글루코스를 생성한 후 그것들이 축합됨으로써 셀룰로오스가 만들어진다.

그림1 (a) 셀룰로오스와 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC)의 화학구조식

(b) 콜레스테릭 액정에서의 분자 나선 구조와 브래그반사의 모식도

따라서 셀룰로오스의 화학구조는 β-글루코스의 모노머 유닛이 글리코사이드 결합을 통해 연결되어 있다. 여기서 서로 이웃하는 글루코스 유닛과 번갈아가며 고리 평면의 상하 방향을 바꾸면서 결합하고 있으므로 전체적으로는 곧은 사슬상의 고분자 구조를 형성하고 있다(그림1a).

셀룰로오스는 인체나 지구환경에 대해 부담이 적으며 값싼 바이오매스라는 점에서 다양하게 산업분야에서 이용되고 있다. 예를 들면 현대의 생활에 빠질수 없는 종이는 식물에서 셀룰로오스 섬유를 꺼낸 펄프를 원료로 제조된다. 또 의류에 사용되고 있는 목면은 면의 씨앗 털을 원료로 한 섬유이며 그 성분의 대부분이 셀룰로오스로 구성되어 있다. 목재는 건축 자재로 많이 사용되고 있으며 책상과 의자 등을 비롯해 가구도 목제인 경우가 있다.

셀룰로오스의 수산기를 프로필렌옥사이드로 에터화한 하이드록시프로필셀룰로오스(그림1a : HPC) 는 곁가지사슬을 적절히 화학 변형하는 것으로 콜레스테릭 액정상을 발현하는 일이 있다¹⁾²⁾. 콜레스테릭 액정은 비대칭(chiral)의 액정 분자가 평행하게 배열된 네마틱(nematic)층을 가지며 각 층의 분자축 방향이 인접한 층의 분자축 방향과 약간 회전함으로써 전체적으로 분자나선 구조를 이루고 있다(그림1b). 이분자 나선축에 따라 입사한 비편광은 분자 비대칭성 (molecular chirality)에 따라 시계 방향과 반 시계 방향 2가지의 원(円) 편광 성분으로 나뉜다.