本の神戸大学生体計測工学研究室のRoumiana Tsenkova教授は可視-近赤外分光法を用いて、生体システムの診断、水および水溶液系の研究を長年したのち、他の「オミクス」分野を補完する新しい「オミクス」分野として、アクアフォトミクスの創立を提唱しました。（Tsenkova 2006d, b, a, c, 2009） しかしながらアクアフォトミクスはそれだけでなく、水の研究、水と光の相互作用に関する既存の豊富な知識の体系化、そして新しい現象の発見を専門に行うものなのです。 水を研究するためにこれまでに多くの手法が用いられたにもかかわらず、その構造はもちろん、水単独の機能性もいまだ解明されていません。 アクアフォトミクスの研究が示したのは、近赤外分光法、および一般に電磁スペクトル全体にわたる水と光の相互作用が、水の科学分野と水分子システムのより良い理解に大きく貢献できるということです。（Tsenkova2009）
アクアフォトミクスは、いわゆる「ウォーターミラーアプローチ」に基づいており、水溶液系のすべての周囲の成分とエネルギーが水の構造に影響を与えます。 摂動は水の分子形態に変化をもたらし、それが水スペクトルに反映されます。 水素結合の感度が非常に高いため、溶質組成のわずかな変化でさえ、水構造体に多くの変化をもたらし、吸収スペクトルパターンに鏡のように反映されます。このように水の吸収バンドの変化を分析することにより、間接的に現在の溶質に関する情報を得ることができます。
迅速で非破壊的であるため、近赤外分光法は途方もなく応用範囲の広い強力な手法であり、アクアフォトミクスはその視野を広げました。ウォーターミラーアプローチによって以前は不可能と考えられていたppmレベルでの濃度測定が可能となります。（Tsenkova 2008b,Sakudo et al.2006, Gowen, Amigo, and Tsenkova 2013, Bázár et al. 2015, Bázár et al. 2014） さらに特定条件下の実験ではppbレベルの測定値を提供します。（Tsenkova 2008a, b, Tsenkova et al. 2007, Sakudo et al. 2005, Sakudo et al. 2006） その概念を実証する研究の1つでは、さまざまな塩の濃度を 0.002〜0.1mol/Lの範囲で測定することを目的としてアクアフォトミクススペクトル分析を適用しました。（Gowen et al.2015） NIRスペクトルを示さない溶質系のモデルとして塩を使用しているため、得られる結果は、完全に水の吸収バンドが変化することよるものです。これは、このような低濃度の塩の影響を調べた最初の研究でした。ウォーターミラーアプローチにより検出限界1000ppmレベルでの濃度予測が可能となることが3つの研究室で異なる分光測定システムを用いて実証されました。さらにウォーターミラーアプローチを適用して、単糖および二糖類の100〜0.02 mM濃度の定量測定が実施されました。（Bázár et al.2015） これは、近赤外分光法によってミリモラ濃度の単糖および二糖類を検出限界0.1〜1mMで定性・定量分析可能であることを確認した最初の研究となりました。このアプローチを適用することで、分析対象物の濃度のほかに、pHや酸性度など水分子システムのいくつかの物理パラメーターの測定にも成功しました。（Omar, Atan, and Matjafri 2012）
大規模なアクアフォトミクスの研究結果の体系化により、イオンの周辺部に捉えられた水分子の吸収バンド（1398nm）などのいくつかの新しい吸収バンド（Kojić et al.2014）や、さらには、水構造体座標領域（WAter MAtrics CoordinateS – WAMACS）とよばれるそれぞれの機能に関連した特定の水の吸収バンドが最も高い確率で見られるスペクトル領域が発見されました。（Tsenkova2009） 「座標」という言葉が使用されるのは、これらが電磁スペクトル内の位置であり、そこでは測定された水の吸光度がその水に特有な構造のさまざまな水分子系「ビルディングブロック」に関する情報を伝え、水溶液系のダイナミクスを観察できるからです。 WAMACSは情報のハブと考えることができ、特定の水分子構造に割り当てられています。（Tsenkova 2009, Tsenkova, Kovacs, and Kubota 2015） 水の第1倍音については、12個のWAMAC（Ci, i = 1〜12と表記）が実験的に発見され（それぞれ幅6〜20 nm）、これらの中には赤外領域ですでに報告されている水の吸収バンドからの倍音計算によって確認されているものがあります。（Tsenkova2009） このように、アクアフォトミクスは、水と光の相互作用に関する基礎的な知見に寄与し、応用へ向けた新たな情報と革新の可能性をもたらしました。
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