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지난 11월 16일자 네이처 뉴스에 따르면, 이탈리아 로마 제1대학 ‘라 사피엔자’의 풀비오 카카케 박사팀이 새로운 형태의 산소를 발견했다. 산소 원자 두개로 이뤄진 가장 안정한 산소(${O}_{2}$)는 공기에 5분의 1이 있고, 세개로 이뤄진 오존(${O}_{3}$)은 상층대기에 소량 존재한다고 알려져 왔다. 연구팀이 발견한 산소 동소체는 원자 네개로 구성된 산소(O${O}_{4}$)다.

1920년대 이래 이론적으로만 예측됐던 O4는 질량분석방법을 이용한 카카케 박사팀에 의해 존재가 확인됐다. 이는 질량과 전하에 따라 이온 화합물을 분리하는 방법이다.

연구팀은 O와 ${O}_{2}$+를 결합해 ${O}_{4}$+를 만들고 다시 전자 하나를 더해 중성 O4로 변환시켰다. 짧은 시간 후에 다시 ${O}_{4}$를 이온형태로 검출하기 위해(중성 분자를 질량분석방법으로는 확인할 수 없기 때문이다) ${O}_{4}$에서 전자 하나를 벗겨냈다. 연구팀은 중성${O}_{4}$가 충분히 안정하다면 다시 이온화시켜도 검출돼야 한다고 판단을 내렸는데, 실제로 이 사실이 확인됐던 것이다.

${O}_{4}$의 구조는 아직까지 미스터리다. 이전의 이론적인 계산에 따르면 두가지 가능성이 있었다. 즉 각 꼭지점에 원자가 하나씩 위치하는 마름모꼴 구조나, 세개 원자가 삼각형 배열하고 중심에 하나가 위치하는 구조다. 하지만 연구팀은 ${O}_{4}$의 구조를 아령 같은 ${O}_{2}$ 둘이 느슨하게 결합된 것이라고 추정했다.

한편 ${O}_{4}$는 차세대 연료가 될 수 있을지 모른다는 전망이다. 현재 수소와 탄화수소와 같은 연료와 격렬하게 반응해 로켓 연료로 쓰이는 액체 산소 ${O}_{2}$(LOX)보다 작은 공간에 많은 산소를 가둘 수 있기 때문이다.