안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
유기 자외선 차단제에 들어있는 아보벤존 같은 성분들이 자외선을 막아내는 원리는 분자 구조의 특수성과 에너지의 형태 변화에 있습니다.
먼저 아보벤존의 분자 구조를 보면 단일 결합과 이중 결합이 하나씩 번갈아 나타나는 콘쥬게이션 구조를 가지고 있습니다. 이 구조 덕분에 분자 내의 파이 전자들이 한곳에 머물지 않고 넓은 범위로 퍼져서 움직일 수 있는 비편재화 상태가 됩니다. 양자역학적으로 보면 이렇게 전자가 움직일 수 있는 공간이 넓어질수록 전자가 점유한 가장 높은 에너지 준위와 비어있는 가장 낮은 에너지 준위 사이의 간격이 좁아지게 됩니다.
아보벤존은 이 에너지 간격이 딱 자외선 영역의 에너지와 맞물리도록 설계되어 있습니다. 그래서 자외선이 피부에 닿기 전에 아보벤존 분자가 그 빛 에너지를 먼저 흡수하게 됩니다. 에너지를 받은 전자는 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 순식간에 올라가는데 이를 들뜬 상태라고 부릅니다.
하지만 들뜬 상태는 에너지가 너무 높아 매우 불안정하기 때문에 분자는 금방 원래의 안정한 상태로 돌아가려고 합니다. 이때 흡수했던 에너지를 다시 밖으로 내보내야 하는데 아보벤존은 이를 빛이 아닌 열의 형태로 방출합니다. 분자 내부에서 결합이 미세하게 떨리거나 회전하는 진동 운동을 일으키면서 에너지를 잘게 쪼개어 소모하는 것입니다.