Hvordan aerosoler dannes

ETH Zürich -forskere gennemførte et eksperiment for at undersøge de første trin i dannelsen af ​​aerosoler. Deres fund hjælper nu bestræbelser på at bedre forstå og modellere denne proces - f.eks. dannelsen af ​​skyer i atmosfæren.

Aerosoler er suspensioner af fine faste partikler eller flydende dråber i en gas. Skyer, for eksempel, er aerosoler, fordi de består af vanddråber, der er spredt i luften. Sådanne dråber produceres i en totrinsproces:først, der dannes en kondensationskerne, og derefter kondenserer flygtige molekyler på denne kerne, producerer en dråbe. Kerner består ofte af molekyler, der er forskellige fra dem, der kondenserer på dem. I tilfælde af skyer, kernerne indeholder ofte svovlsyre og organiske stoffer. Vanddamp fra atmosfæren kondenserer efterfølgende til disse kerner.

Forskere ledet af Ruth Signorell, Professor ved Institut for Kemi og Anvendt Biovidenskab, har nu fået ny indsigt i det første trin i aerosoldannelse, nukleation. "Observationer har vist, at de flygtige komponenter også kan påvirke nukleationsprocessen, "Signorell siger, "men hvad der var uklart var, hvordan dette foregik på molekylært niveau." Tidligere var det umuligt at observere de flygtige komponenter under nukleation i en eksperimentel indstilling. Selv i et berømt CERN -eksperiment om skydannelse, visse flygtige komponenter kunne ikke påvises direkte.

Flygtige komponenter registreret for første gang

ETH -forskerne udviklede et eksperiment rettet mod de første mikrosekunder af nukleationsprocessen. I forsøget, de dannede partikler forbliver intakte i løbet af denne tid og kan detekteres ved hjælp af massespektrometri. Forskerne kiggede på nukleation i forskellige gasblandinger indeholdende CO ₂ og for første gang, de var også i stand til at detektere de flygtige komponenter - i dette tilfælde CO ₂ . Forskerne kunne vise, at de flygtige komponenter var afgørende for dannelsen af ​​kerner og også fremskyndede denne proces.

En analyse af de eksperimentelle data afslørede, at denne acceleration er resultatet af de flygtige komponenter, der katalyserer nukleationen af ​​andre, mindre flygtige komponenter. De gør dette ved at danne kortvarig, heterogene molekylære aggregater, kendt som chaperon -komplekser. "Fordi temperaturen bestemmer flygtigheden af ​​gaskomponenter, det spiller også en afgørende rolle i disse processer, "Signorell forklarer.

En af grundene til, at de nye forskningsresultater er interessante, er, at de forbedrer forståelsen af ​​nukleation, dets molekylære mekanismer og hastighed, for korrekt at redegøre for det i modeller for, sige, skydannelse i atmosfæren. Ud over, resultaterne skulle bidrage til at forbedre effektiviteten af ​​tekniske processer til fremstilling af aerosoler - såsom brug af hurtig afkøling til opsamling af CO ₂ fra naturgas.