Ekstrem UV -laser viser generering af atmosfærisk forurenende stof

En avanceret laserteknik har givet forskere mulighed for at observere, i realtid, nedbrydning af et forurenende stof til atmosfærisk salpetersyre, som spiller en central rolle i dannelsen af ​​ozon og fotokemisk smog. Teknikken, beskrevet af Hokkaido University -forskere i The Journal of Physical Chemistry Letters , kunne bruges i en lang række applikationer.

Nitrophenoler er en form for fine partikler, der findes i atmosfæren, og som dannes som følge af forbrænding af fossilt brændsel og fra skovbrande. Det antages, at lys interagerer med nitrophenoler og nedbryder dem til salpetersyre; atmosfærisk salpetersyre er kendt for at generere hydroxylradikaler, der er ansvarlige for ozondannelse. For meget ozon og nitrogenoxider fører til dannelsen af ​​en atmosfærisk dis kaldet fotokemisk smog, som kan forårsage luftvejssygdomme. Indtil nu, der har ikke været tegn på nedbrydning af nitrophenol til salpetersyre af sollys.

Hokkaido University anvendte fysiker Taro Sekikawa og kolleger udviklede en ny sonderingsteknik til at observere processen i realtid. De sammenlignede derefter deres målinger med teoretiske kvantekemiske beregninger.

"Vores undersøgelse viste, at bestråling af o-nitrophenol med sollys er en af ​​de direkte årsager til produktion af lattergas i atmosfæren, "siger Sekikawa.

Teamet udviklede en avanceret laserteknik, der involverer spændende nitrophenol med et 400 nanometer bølgelængde laserlys og derefter skinner meget kort, meget hurtige pulser af ultraviolet lys på det for at se, hvad der sker. Specifikt, de brugte ekstremt UV -lys, som har meget korte bølgelængder, skinnede i femtosekunder, som varer en milliontedel af en milliarddel af et sekund. Hele processen måler energitilstandene og molekylære ændringer, der opstår, når nitrophenolforbindelsen nedbrydes over tid.

Forskerne fandt ud af, at salpetersyre begynder at danne 374 femtosekunder, efter at nitrophenolen først blev ophidset af lys. Nedbrydningsprocessen involverer forvrængning af nitrofenolmolekylets form ved lysbestråling og ændringer i dets energitilstande, i sidste ende fører til dannelse af salpetersyre.

"Fotoelektronspektroskopi med ekstremt ultraviolet lys forventes at have en lang række anvendelser som metode til måling af kemiske reaktioner, "siger Sekikawa." Det kunne bruges, for eksempel, at forstå den mekanisme, hvormed ultraviolette stråler inaktiverer vira på molekylært niveau, og at forstå andre kemiske reaktioner, der finder sted i atmosfæren.