안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
눈에 보이지 않는 혈흔에 루미놀 용액을 뿌렸을 때 푸른빛이 나는 현상은 적혈구 속 헤모글로빈과 과산화수소가 만나 일으키는 산화 반응과 그 과정에서 발생하는 전자 들뜸 현상으로 설명할 수 있습니다.
과학 수사에 쓰이는 루미놀 용액은 루미놀 분자와 함께 산소 공급원 역할을 하는 과산화수소가 섞여 있는 상태입니다. 원래 루미놀과 과산화수소만 섞어두면 산화 반응이 매우 느리게 진행되어 눈으로 빛을 관찰할 수 없습니다. 하지만 이 용액이 아주 미량의 혈흔이라도 만나게 되면 상황이 완전히 달라집니다. 적혈구 속에 가득 찬 헤모글로빈 단백질의 중심에는 철 이온이 박혀 있는데, 이 철 성분이 과산화수소의 분해를 극적으로 앞당기는 촉매 역할을 하기 때문입니다.
헤모글로빈의 철 이온에 의해 촉매 작용이 시작되면 과산화수소가 빠르게 분해되면서 반응성이 아주 강한 산소 유도체들을 뿜어냅니다. 이 산소들이 루미놀 분자를 공격하여 강제로 전자를 빼앗는 산화 반응을 일으킵니다. 산화된 루미놀은 에너지가 매우 높고 불안정한 상태인 들뜬상태의 중간 생성물 물질로 변하게 됩니다.
불안정한 들뜬상태의 물질은 물리학적 법칙에 따라 에너지가 가장 낮고 안정한 바닥상태로 돌아가려는 성질을 가집니다. 이 물질이 안정한 상태로 붕괴하며 내려앉을 때, 가지고 있던 과잉 에너지를 외부로 방출하게 됩니다. 이때 에너지가 열이 아니라 청색 가시광선 영역의 파장을 가진 빛의 형태로 순간적으로 전환되어 밖으로 뿜어져 나옵니다. 이처럼 외부의 빛을 흡수해서 반사하는 것이 아니라 고유한 화학 반응 에너지 자체를 빛으로 바꾸어 방출하기 때문에 어두운 곳에서도 혈흔의 위치를 알려주는 선명한 푸른빛의 화학 발광을 관찰할 수 있게 됩니다.