Ученые обнаружили метод наблюдения сверхбыстрых молекулярных взаимодействий в жидкостях с использованием мощной лазерной техники, ранее считавшейся невозможной для жидкостей, согласно исследованию Университета штата Луизиана. Результаты работы группы, опубликованные 5 января 2026 года, показали, что при смешивании почти идентичных химических веществ одна комбинация демонстрировала необычное поведение, производя меньше света и полностью устраняя один гармонический сигнал.

Моделирование показало, что тонкое молекулярное взаимодействие мешало движению электронов. Это открытие демонстрирует, что жидкости могут кратковременно организовываться таким образом, что это существенно изменяет поведение электронов. «Это похоже на наблюдение мимолетного молекулярного рукопожатия», — сказал профессор Кеннет Лопата из химического факультета LSU, ведущий автор исследования. «Этот рукопожатие, хотя и кратковременное, кардинально меняет то, как электроны движутся и взаимодействуют со светом».

Исследовательская группа использовала метод, называемый генерацией высоких гармоник (ГВГ), который включает в себя использование интенсивных лазерных импульсов для генерации высокоэнергетических фотонов. Традиционно ГВГ в основном использовалась в газах, но команда Лопаты адаптировала ее для жидких растворов. Процесс включает в себя направление интенсивного лазера на жидкость, в результате чего электроны ускоряются и излучают свет на разных частотах, известных как гармоники. Характер этих гармоник предоставляет информацию о молекулярной структуре и динамике жидкости.

В своем эксперименте исследователи смешали метанол с фторбензолом. Они наблюдали, что смесь производит меньше света, чем ожидалось, и что один из гармонических сигналов отсутствовал. С помощью вычислительного моделирования они определили, что молекулы фторбензола нарушают сольватационную структуру метанола, создавая барьер, который мешает движению электронов. Это вмешательство подавляло определенные частоты излучаемого света.

Последствия этого исследования распространяются на различные области, включая материаловедение и разработку лекарств. Понимание того, как молекулы взаимодействуют в жидкостях, имеет решающее значение для разработки новых материалов с определенными свойствами и для разработки более эффективных лекарств. «Жидкости — это среда, в которой происходит множество химических реакций», — объяснил Лопата. «Возможность наблюдать эти сверхбыстрые взаимодействия дает нам новое окно в то, как происходят эти реакции».

Развитие ИИ и машинного обучения играет все более важную роль в анализе сложных данных, генерируемых этими экспериментами. Алгоритмы ИИ могут выявлять закономерности и взаимосвязи, которые было бы трудно обнаружить людям, ускоряя темпы научных открытий. В этом исследовании ИИ использовался для анализа данных моделирования и выявления молекулярного рукопожатия, которое мешало движению электронов.

Будущие исследования будут сосредоточены на изучении других жидких смесей и исследовании роли различных молекулярных взаимодействий. Команда также планирует разработать новые инструменты на базе ИИ для анализа данных ГВГ, что может привести к еще более подробному пониманию поведения жидкостей. Результаты могут потенциально привести к разработке новых технологий для контроля химических реакций и создания новых материалов.