새로운 연구: 키랄 분자의 혁신적 제어로 미래 연구 분야의 판도 변화

Seoul프리츠 하버 연구소의 연구자들은 분자 물리학에서 커다란 진전을 이루어냈습니다. 이들은 키랄 분자에 대한 전례 없는 제어 능력을 얻었습니다. 이러한 분자는 거울상으로 서로 대비되는 두 가지 형태, 즉 엔티오머를 이루며, 생물학과 산업 분야에서 매우 중요합니다. 양자 수준에서 이 분자를 제어하는 능력은 새로운 과학적 발견으로 이어질 수 있는 중요한 성과입니다.

연구자들은 특정 극초단파장과 자외선 복사의 조합을 사용하여 한 가지 배향에서 96%의 순수 퀀텀 상태를 달성했으며, 다른 배향이 4%만 섞인 상태였습니다. 이 정밀도는 이론적으로 가능하다고 여겨졌지만 실제로는 달성하기 어렵다고 생각되었습니다. 이 성공은 거의 완벽한 실험 조건 덕분에 이루어졌습니다.

• 분자들은 절대 영도보다 약 1도 높은 회전 온도로 냉각됩니다.
• 세 가지 다른 상호작용 영역에서 공명 UV와 마이크로파 방사선을 노출합니다.
• 회전 운동을 억제하여 양자 상태 제어를 극대화합니다.

이 진전은 기체 상태에서 에나티오머의 분리를 향상시키고 다양한 연구 분야에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 이를 통해 아직 관찰되지 않은 현상인 패리티 위반에 의해 키랄 분자들이 어떻게 다르게 행동하는지를 연구할 수 있습니다. 이를 성공적으로 입증하면 우주의 근본적인 비대칭성에 대한 우리의 이해를 심화시킬 수 있습니다.

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이 기술은 의약품 개발에 큰 발전을 가져올 수 있습니다. 많은 약물은 거울상 형태를 가지는데, 보통 하나의 형태만이 체내에서 효과적으로 작용합니다. 이 형태들을 분리하는 전통적인 방법은 느리고 비용이 많이 듭니다. 가장 작은 수준에서 이러한 형태를 제어하는 것은 이 과정을 더 빠르게 만들어, 더 순수하고 효과적인 약물을 생산할 수 있습니다.

이 발견은 화학과 물리학에 걸쳐 광범위한 영향을 미칩니다. 이는 분자 빔을 사용한 실험 설계를 새롭게 가능하게 하여 분자들이 어떻게 상호작용하고 행동하는지를 더 잘 이해하는 데 도움을 줍니다. 마이크로파와 자외선 방사선을 이용한 정밀한 제어는 양자 컴퓨팅 분야에서 새로운 진전을 이끌 수 있습니다. 특정한 양자 상태를 가진 분자들은 양자 컴퓨터의 기본 단위인 큐비트로 사용될 수 있습니다.

프리츠 하버 연구소에서 수행된 연구는 이제 방향성 이성질체의 상태 전이를 정밀하게 제어하는 것이 이론이 아닌 실제로 가능함을 보여주고 있다. 이 중요한 성과는 여러 과학 분야에서의 연구와 혁신을 더욱 촉진시킬 것으로 보이며, 방향성 이성질체의 연구 및 활용에 있어서 중요한 발전을 의미한다.