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영국과 스페인 수학자가 과학자들의 고민을 해결했습니다. 앤드루 페리 영국 임페리얼칼리지런던 수학과 교수와 카를로스 라스콘 스페인 마드리드카를로스3세대학교 수학과 교수는 액체와 기체 경계면에서 원자가 어떻게 배열되는지를 설명하는 연구 결과를 발표했습니다.

고체는 원자의 배열이 균일합니다. 덕분에 원자 하나의 위치를 알면 다른 원자의 위치도 알 수 있습니다. 반면 기체와 액체는 원자 배열이 일정하지 않아서 예측하기 어렵죠. 이런 어려움이 가장 심한 상태가 바로 액체와 기체가 만나는 경계입니다.

이전까지 과학자들은 이런 상태의 원자들을 마치 드럼 표면에 떨어진 물방울이 드럼을 연주했을 때 드럼의 진동을 따라 움직이는 상황에 비유해 설명하려 했습니다. 하지만 시뮬레이션 결과 실제 실험과 잘 맞지 않는 것으로 드러났습니다.

연구팀은 원자와 분자들 사이에 작용하는 힘을 설명하는 ‘반데르발스 힘’을 일반화해 원자 배열을 예측할 수 있는 관계 함수를 찾았습니다. 이 모형을 이용해 분석한 결과 기존 방법보다 실제 실험 결과를 잘 설명했습니다. 페리 교수는 “서로 다른 물질이 만나는 경계라면 어디든 적용할 수 있을 것”이라고 말했습니다. 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 2018년 12월 10일자에 실렸습니다.