신호 물속 양성자의 이동을 양자 수준에서 규명

요약

국제 공동연구팀이 물속에 녹아있는 양성자의 움직임을 완전한 양자역학 수준으로 시뮬레이션했다. 물속 양성자는 전통적으로 준델 양이온과 아이겐 양이온이라는 두 한계 구조로 설명돼 왔지만, 실제 적외선 스펙트럼은 연속 흡수 대역의 뚜렷한 강도 변화로 볼 때 훨씬 더 역동적이다. 최근 초고속 2차원 적외선 분광법 연구는 물 분자 두 개 사이 양성자 구조 주변의 용매화 유발 왜곡이 적외선 반응을 좌우하는 핵심 요인임을 시사했다. 연구진은 이 비대칭성의 역할을 규명하고자 준델·아이겐 구조를 모두 포괄하는, 물 분자 여섯 개에 둘러싸인 양성자 구조의 전차원 양자역학 시뮬레이션을 수행했다. 두 번째 용매화 껍질에서 물 분자를 하나씩 체계적으로 제거하자, 완벽하게 대칭적인 준델형 복합체에서 점차 벗어나 아이겐형 스펙트럼 특성으로 이동하는 변화가 관찰됐다. 이 연구는 물의 산성도뿐 아니라 배터리의 에너지 저장, 세포 내 신호전달을 이해하는 데도 단서를 제공한다.