Kemikere opdager, at vanddråber spontant producerer hydrogenperoxid

Vand er overalt på jorden, men måske giver det bare mere plads til at skjule sine hemmeligheder. Dens seneste overraskelse, Stanford-forskere rapporterer 26. august i Proceedings of the National Academy of Sciences , er, at mikroskopiske dråber vand spontant producerer brintoverilte.

Opdagelsen kan bane vejen for grønnere måder at producere molekylet på, et almindeligt blegemiddel og desinfektionsmiddel, sagde Richard Zare, Marguerite Blake Wilbur professor i naturvidenskab og professor i kemi ved Stanford School of Humanities and Sciences.

"Vand er et af de mest almindeligt forekommende materialer, og det er blevet undersøgt i årevis og man skulle tro, at der ikke var mere at lære om dette molekyle. Men her er endnu en overraskelse, " sagde Zare, som også er medlem af Stanford Bio-X.

Opdagelsen blev gjort uden tvivl, mens Zare og hans laboratorium studerede en ny, mere effektiv måde at skabe guld nanostrukturer i små vanddråber kendt som mikrodråber. For at lave disse strukturer, holdet tilføjede et ekstra molekyle kaldet et reduktionsmiddel. Som en kontroltest, Zare foreslog at se, om de kunne skabe guld nanostrukturer uden reduktionsmidlet. Teoretisk set burde det have været umuligt, men det virkede alligevel - antyder et endnu uopdaget træk ved mikrodråbekemien.

Holdet sporede til sidst disse resultater til tilstedeværelsen af ​​et molekyle kaldet hydroxyl - et enkelt brintatom parret med et oxygenatom - der også kan fungere som et reduktionsmiddel. Det lige så uventede resultat førte til, at Katherine Walker, på det tidspunkt en kandidatstuderende i Zares laboratorium, at spekulere på, om hydrogenperoxid - et molekyle med to brint- og to oxygenatomer - også var til stede.

At finde ud af, Zare, Walker, stabsforsker Jae Kyoo Lee og kolleger udførte en række tests, den enkleste af dem involverede at sprøjte tilsyneladende mikrodråber af rent vand på en overflade, der var behandlet, så den ville blive blå i nærvær af hydrogenperoxid - og den blev blå. Yderligere test bekræftede, at mikrodråber af vand spontant danner hydrogenperoxid, at mindre mikrodråber producerede højere koncentrationer af molekylet, og at hydrogenperoxid ikke gik tabt, når mikrodråberne rekombinerede til bulkvand.

Forskerne udelukkede en række mulige forklaringer, før de nåede frem til, hvad de hævder, er den mest sandsynlige forklaring på tilstedeværelsen af ​​brintoverilte. De antyder, at et stærkt elektrisk felt nær overfladen af ​​vanddråber i luften udløser hydroxylmolekyler til at binde sig til hydrogenperoxid.

Selvom resultaterne er noget af en grundlæggende videnskabelig nysgerrighed, Zare sagde, de kan få vigtige praktiske konsekvenser. Hydrogenperoxid er et vigtigt kommercielt og industrielt kemikalie, oftest fremstillet gennem en økologisk uvenlig proces. Den nye opdagelse kan hjælpe med at gøre disse metoder grønnere, Zare sagde, og det kan føre til enklere måder at desinficere overflader på – blot at sprøjte mikrodråber vand på et bord eller et gulv kan være nok til at rense det.

"Jeg tror, ​​det kan være en af ​​de vigtigste ting, jeg nogensinde har gjort, " sagde Zare.