어떤 대상을 파악할 때는 개념을 정의하면서 시작하는 것이 다른 어떤 것보다도 먼저 이루어져야 할 기본적이고 기초적인 과정인데 생각해보니 내가 화학에 대한 기본개념을 가지지 못했다는 생각이 들었다. 이 책은 나에게 화학에 대한 기본개념을 알려줄 것 같아 읽게 되었다.

이 책은 화학의 기원으로부터 원소설과 원자설, 연금술을 비롯하여 분석화학, 무기화학, 물리화학, 유기화학, 공업화학과 의약화학, 양자화학, 섬유화학과 생화학, 나노화학에 대한 역사와 개념을 설명해 주고 있다. 막연히 알았던 화학의 분류에 대해 알게 되는 기회가 되었는데 이중 나노화학에 대한 개념이 나의 흥미를 가장 끌었다. 나노는 그리스어로 ‘난쟁이’를 뜻하는 나노스nanos로부터 유래한 단위로 나노는 10﹘⁻⁹를 나타내며 탄소원자 한개는 0.134나노미터로, 화학적으로 물질과 반응에 접근할 수 있는 가장 작은 단위는 나노이며, 현대 화학이 도달한 가장 작고 특이하며 실용적인 세계이다. 나노화학에서는 익숙한 일반 물질들의 특징이 예상하지 못한 방향으로 나타나는데 탄소를 예로 들면 1985년 육각형과 오각형 형태로 배열된 탄소들이 축구공모양의 입체 구조를 이루는 풀러렌fullerene, 1991년 특징적인 튜브 형태로 전도성과 강도가 높은 탄소나노튜브, 2004년 흑연의 판상 구조를 얇은 한겹단위로 분리 혹은 생성한 탄소 구조체인 그래핀graphene 등이 확보되면서 신소재로 주목받고 있다. 역사적으로 나노 입자는 4세기의 리쿠르구스 컵이나 중세의 스테인글라스의 붉은색, 노란색 유리에 존재한다. 나노 입자는 전자현미경이 나오기 전까지 점dot에 해당하는 0차원 물질로 해석되었지만 나노미터 수준의 미시적 세계에서 들여다본 입자의 형태에서는 물리적 요건이 작용하면서 같은 구형의 나노입자라도 금으로 이루어진 경우 빨간색, 은으로 이루어진 경우 노란색, 금과 은이 혼합되어 만들어진 경우 주황색을 띈다. 나노는 본질적으로 어느 한 부류의 물질이나 접근법을 의미하기보다는 다루는 계의 미소함과 특이적 상황을 표현하는 용어이므로 유기, 무기, 물리, 분석, 생화학 등 화학의 다섯 분야에서 연구 영역의 경계선을 안내하는 형태로 자리매김했다고 한다.

나노화학의 효과가 가장 두드러지는 분야가 의학화학, 에너지 같은 첨단 응용화학이라고 하는데 종양 또는 감염부위에 치료물질을 효과적으로 보내기 위한 약물 전달, 레이저를 통해 종양에 주입한 나노입자의 발열을 유도해 조직을 태우는 광열photothermal, 임의의 활성산소를 발생시켜 암세포를 사멸시키는 광역학photodynamic 치료가 지속적으로 발전해 임상적용을 앞두고 있으며 최근 활발하게 연구되고 있는 면역치료나 유전자 치료 부문에도 환부에 약효성 분자를 효율적으로 전달하거나 체내 잔류 시간을 확보하기 위해 나노화학 원리가 도입되고 있다고 한다. 이런 화학의 발전을 보면 화학의 여러 정의들을 (‘화학은 변화하는 학문이다’ ‘화학은 관계의 학문’ ‘실용적 학문’ ‘전자의 학문’) 조금은 이해할 수 있을 것 같다. 노벨 물리학상을 수상한 리처드 파인만이1965년 [바닥에 공간이 많이 있다]라는 제목으로 강연을 하였고 이것이 나노과학과 나노기술에 대한 첫 번째 통찰이라고 한다. 나도 이런 통찰을 조금이라도 가져야 할 것이고 우선 당장은 의료에서 나노과학이 어떻게 사용되고 있는지 좀 더 관심을 두고 공부해야겠다.