Ученые открыли новый метод наблюдения сверхбыстрых молекулярных взаимодействий в жидкостях, используя мощную лазерную технику, ранее считавшуюся невозможной для жидких веществ. Исследование, проведенное в Университете штата Луизиана и опубликованное 5 января 2026 года, показало, что при смешивании двух почти идентичных химических веществ одна конкретная комбинация демонстрировала необычное поведение: она производила меньше света и полностью устраняла один гармонический сигнал.

Моделирование показало, что тонкое молекулярное взаимодействие, описанное как «рукопожатие», мешало движению электронов. Этот вывод демонстрирует, что жидкости могут кратковременно организовываться таким образом, что это значительно изменяет поведение электронов. По словам Кеннета Лопаты, профессора кафедры химии Университета штата Луизиана, это открытие предоставляет ценную информацию о сложной динамике жидкостей на молекулярном уровне.

Исследовательская группа использовала экстремальную лазерную технику, известную как генерация высоких гармоник (ГВГ). В ГВГ мощный лазерный импульс фокусируется на материале, вызывая излучение высокоэнергетических фотонов на кратных частотах, или гармониках, исходной лазерной частоты. Ученые долгое время считали, что ГВГ невозможна в жидкостях из-за их неупорядоченной природы, которая рассеивает лазерный свет и препятствует генерации когерентных гармоник. Команда Университета штата Луизиана преодолела эту проблему, используя чрезвычайно короткие лазерные импульсы и тщательно контролируя экспериментальные условия.

В своем эксперименте исследователи смешали метанол и фторбензол, два химических вещества с очень похожими структурами. Когда смесь подверглась воздействию лазера, исследователи заметили, что один конкретный гармонический сигнал отсутствовал. Дальнейшее моделирование показало, что молекулы фторбензола мешали движению электронов в метаноле, эффективно блокируя излучение света на этой конкретной частоте.

«Это было похоже на то, как идеально поставленный танец внезапно сбивается с ритма», — сказал Лопата. «Отсутствующий гармонический сигнал был четким признаком того, что на молекулярном уровне происходит что-то необычное».

Это открытие имеет важное значение для понимания химических реакций в жидкостях. Многие химические реакции происходят в растворе, и то, как молекулы взаимодействуют друг с другом в жидкой среде, может оказать глубокое влияние на скорость и результат реакции. Предоставляя способ наблюдать за этими взаимодействиями в режиме реального времени, новая техника может привести к разработке более эффективных и селективных химических процессов.

Кроме того, это исследование может также иметь последствия для разработки новых материалов. Свойства материала определяются тем, как его составные молекулы взаимодействуют друг с другом. Понимая, как жидкости организуются на молекулярном уровне, ученые могут разрабатывать новые материалы с определенными свойствами.

В настоящее время исследователи работают над расширением своей техники на другие жидкости и растворы. Они также изучают возможность использования ИИ и алгоритмов машинного обучения для анализа сложных данных, генерируемых их экспериментами. Это может помочь им выявить новые закономерности и взаимосвязи, которые в противном случае остались бы незамеченными. Команда считает, что этот новый подход может революционизировать способ изучения жидкостей и растворов учеными, что приведет к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, которые управляют поведением материи.