Supramolecular Velcro for Reversible Underwater Adhesion
- Y. Ahn, Y. Jang, N. Selvapalam, G. Yun, and K. Kim

Sticky job: Excellent underwater adhesion with remarkable mechanical and chemical reversibility has been demonstrated with a supramolecular velcro using host–guest chemistry and multivalent interactions (see scheme). Silicon surfaces (blue) functionalized with cucurbit[7]uril (CB[7]) hosts and aminomethylferrocene (Fc) guests adhere under water because of their extraordinarily high affinity.

대부분의 접착제들은 생체에 유해한 유기용매를 기반으로 하며, 물속에서는 접착력이 저하되거나 접착력을 잃어버리는 문제점을 가지고 있다. 분자 수준에서 강력한 주인-손님 분자 상호작용을 보여주는 쿠커비투릴과 페로센의 인공결합쌍을 이용하여 새로운 접착물질인 초분자 벨크로를 개발하였다. 물속에서 쿠커비투릴 표면과 페로센 표면을 손으로 눌러주면 초분자 벨크로는 쉽게 결합하며, 이는 물속에서도 약 2 kg에 해당하는 무게를 견뎌낸다. 또한 공기중에 노출 되었을 때에는 약 4 kg에 해당하는 무게를 견딜 수 있다. 더욱이 초분자 벨크로는 실제 벨크로 처럼 반복적인 접착이 가능하며, 전기적 활성을 지닌 페로센이 전기적 산화상태에 따라 쿠커비투릴과의 결합이 달라지는 점을 이용해 전기화학적 자극을 통해 초분자 벨크로의 접착성을 스위치 온 또는 오프 할 수 있다. 수용액에서 강력하면서도 가역적인 접착성을 보여주는 초분자 벨크로는 수술용 봉합제 또는 수중용 밴드, 치과치료, 선박 수리, 수중로봇 개발 등 다양한 분야에 응용가능 할 것으로 예상한다. 이러한 연구 내용은 영국왕립화학회가 발행하는 ‘케미스트리 월드’ 최근호에서 ‘chemical Velcro sticks underwater’라는 제목으로 보도되었으며, 독일의 화학저널 ‘안게반테케미(Angewante Chemie)’에 오는 3월 뒷 표지 논문으로 실렸다.