Roamingreaktioner undersøger at kaste nyt lys over atmosfæriske molekyler

En detaljeret undersøgelse af roamingreaktioner - hvor atomer af forbindelser deler sig og kredser om andre atomer for at danne uventede nye forbindelser - kunne sætte forskere i stand til at lave meget mere præcise forudsigelser om molekyler i atmosfæren, herunder modeller for klimaforandringer, byforurening og ozonnedbrydning.

I et papir, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab , et team af forskere fra UNSW Sydney, University of Sydney, Emory University og Cornell University viste i hidtil uset detalje præcis, hvad der sker under roamingreaktioner af kemiske forbindelser.

Professor Scott Kable, en atmosfærisk videnskabsmand, der også er leder af UNSW's School of Chemistry, ligner undersøgelsen med at løfte hætten på roamingreaktioner og for første gang se, hvordan delene passer sammen. Han siger, at undersøgelsen vil give forskere nye værktøjer til at forstå bearbejdninger af reaktioner i atmosfæren.

"Kemiske reaktioner, hvor atomer omarrangeres for at danne nye stoffer, forekommer hele tiden i vores atmosfære som følge af naturlig emission fra planter og dyr samt menneskelig aktivitet, "Siger Prof Kable.

"Mange af de vigtigste reaktioner i atmosfæren, der bidrager til fotokemisk smog og produktionen af ​​kuldioxid, initieres af sollys, som kan splitte molekyler fra hinanden.

"I lang tid, forskere troede, at disse reaktioner skete på en enkel måde, at sollys blev absorberet og derefter eksploderer molekylet, sender atomer i forskellige retninger.

"Men, i de sidste par år blev det konstateret, at hvor energien fra solen kun var lige nok til at bryde en kemisk binding, fragmenterne udfører en intim dans, inden de udveksler atomer og skaber nye, uventet, kemiske produkter - kendt som roamingreaktioner.

"Vores forskning viser, at disse 'roaming' -reaktioner udviser usædvanlige og uventede træk."

Prof Kable siger i et eksperiment detaljeret i avisen, forskerne kiggede på roamingreaktionen i formaldehyd (CH2O) og blev overraskede over i stedet at se, to ganske forskellige signaler, "som vi kunne tolke som to forskellige roamingmekanismer".

Professor Joel Bowman, der havde tilsyn med simuleringer af roamingreaktionerne ved Emory University i USA, bemærkede, at "detaljeret modellering af disse reaktioner ikke kun stemmer overens med de eksperimentelle fund, de giver indsigt i atomernes bevægelse under reaktionen ". Simuleringer af eksperimentet blev også udført ved Cornell University (US).

Professor Meredith Jordan fra University of Sydney siger, at eksperimenterne og teoriresultaterne tyder på, at roamingreaktioner grænser op til de klassiske og kvanteverdener inden for fysik og kemi.

"Analyse af resultaterne med den utrolige detalje i både forsøg og simuleringer gav os mulighed for at forstå den kvantemekaniske karakter af roamingreaktioner. Vi forventer, at disse egenskaber er til stede i alle roamingreaktioner, " hun siger.

Resultaterne af denne undersøgelse vil give teoretikere de data, der er nødvendige for at finpudse deres teorier, hvilket igen vil give forskere mulighed for nøjagtigt at forudsige resultaterne af sollys-initierede reaktioner i atmosfæren.

Prof Kable siger, at undersøgelsen også kan gavne forskere, der arbejder inden for forbrænding og astrofysik, der bruger komplekse modeller til at beskrive, hvordan molekyler interagerer med hinanden i gasform.