루이지애나 주립대학교의 연구에 따르면 과학자들이 기존에는 액체에 적용하기 어렵다고 여겨졌던 강력한 레이저 기술을 사용하여 액체 내 초고속 분자 상호 작용을 관찰하는 방법을 발견했습니다. 2026년 1월 5일에 발표된 연구 결과에 따르면 거의 동일한 화학 물질을 혼합했을 때 한 조합에서 특이한 행동을 보이며 빛을 덜 생성하고 단일 고조파 신호를 완전히 제거했습니다.

시뮬레이션 결과 미묘한 분자 상호 작용이 전자 운동을 방해하는 것으로 나타났습니다. 이 발견은 액체가 전자 행동을 크게 변화시키는 방식으로 일시적으로 조직될 수 있음을 보여줍니다. 연구의 주요 저자인 LSU 화학과의 케네스 로파타 교수는 "찰나의 분자 악수를 보는 것과 같습니다."라고 말했습니다. "이 악수는 짧지만 전자가 움직이고 빛과 상호 작용하는 방식을 극적으로 변화시킵니다."

연구팀은 강렬한 레이저 펄스를 사용하여 고에너지 광자를 생성하는 고조파 발생(HHG)이라는 기술을 사용했습니다. 전통적으로 HHG는 주로 기체에 사용되었지만 로파타 팀은 액체 용액에 맞게 조정했습니다. 이 과정은 강렬한 레이저를 액체에 발사하여 전자가 가속화되어 고조파로 알려진 다양한 주파수에서 빛을 방출하도록 합니다. 이러한 고조파의 패턴은 액체의 분자 구조와 역학에 대한 정보를 제공합니다.

실험에서 연구자들은 메탄올과 플루오로벤젠을 혼합했습니다. 그들은 혼합물이 예상보다 적은 빛을 생성하고 고조파 신호 중 하나가 누락된 것을 관찰했습니다. 전산 모델링을 통해 플루오로벤젠 분자가 메탄올의 용매화 구조를 파괴하여 전자의 움직임을 방해하는 장벽을 만들고 있음을 확인했습니다. 이 간섭은 방출된 빛의 특정 주파수를 억제했습니다.

이 연구의 의미는 재료 과학 및 신약 개발을 포함한 다양한 분야로 확장됩니다. 액체에서 분자가 상호 작용하는 방식을 이해하는 것은 특정 속성을 가진 새로운 재료를 설계하고 보다 효과적인 약물을 개발하는 데 중요합니다. 로파타는 "액체는 많은 화학 반응이 일어나는 매개체입니다."라고 설명했습니다. "이러한 초고속 상호 작용을 관찰할 수 있다는 것은 이러한 반응이 어떻게 일어나는지에 대한 새로운 창을 제공합니다."

AI 및 머신 러닝의 개발은 이러한 실험에서 생성된 복잡한 데이터를 분석하는 데 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. AI 알고리즘은 인간이 감지하기 어려운 패턴과 관계를 식별하여 과학적 발견 속도를 가속화할 수 있습니다. 이 연구에서는 AI를 사용하여 시뮬레이션 데이터를 분석하고 전자 운동을 방해하는 분자 악수를 식별했습니다.

향후 연구는 다른 액체 혼합물을 탐색하고 다양한 분자 상호 작용의 역할을 조사하는 데 중점을 둘 것입니다. 연구팀은 또한 HHG 데이터를 분석하기 위한 새로운 AI 기반 도구를 개발할 계획이며, 이는 액체의 행동에 대한 훨씬 더 자세한 통찰력으로 이어질 수 있습니다. 이러한 결과는 잠재적으로 화학 반응을 제어하고 새로운 재료를 만드는 새로운 기술 개발로 이어질 수 있습니다.