Sod -retsmedicin:Kulstof -fingeraftryk afslører buet nanostruktur

Forskere er rykket et skridt tættere på at reducere luftforurening fra motorer ved at afbilde sodnanopartikler for at afsløre deres unikke signaturer. Nanopartikelstrukturerne er ligesom fingeraftryk, afslører buede fulleren-lignende molekyler og hjælper med at kaste lys over de tidligste stadier af soddannelse.

Sod udgør en stor del af menneskets forurening, tilstopning af vores motorer og lunger. Sod bidrager også til at opvarme atmosfæren, mens luftbåren og opvarmning af is, når den er slået ned, skader planeten.

At forstå, hvordan man stopper soddannelsen i motorer, giver en unik mulighed for hurtigt at reducere opvarmningen, øge luftkvaliteten og forbedre motorens effektivitet. Imidlertid, at opnå dette har været udfordrende på grund af hastigheden og kompleksiteten af ​​de involverede kemiske reaktioner.

I en nylig udgivelse, forskere fra University of Cambridge, National University of Singapore og Nanyang Technological University brugte en elektronstråle til at afbilde de kulstofrige, underkopformede molekyler, der udgør sod. Hver mørk frynser, hvilket svarer til en af ​​disse underkager, der er afbildet side-on, blev analyseret. Interessant nok, de fandt ud af, at disse tidlige sod-nanopartikler indeholder mange buede molekyler, hvilket indikerer pentagonintegration i det normalt hexagonale arrangement af carbonatomer. Størstedelen af ​​frynser (> 62,5 procent) angav pentagon-induceret krumning i de tidligste sodpartikler.

Enhver aromatisk buet af pentagonintegration vil indeholde en stor ladningspolarisering. Bøjningen af ​​molekylet forårsager en ladningsubalance på de to flader, hvilket fører til et permanent dipolmoment - den flexoelektriske effekt. Tager et aromatisk molekyle, som matcher det, der foreslås fra mikroskopbilleder, et betydeligt dipolmoment to til tre gange så meget som vand blev fundet.

Disse polære arter foreslås at påvirke soddannelsen gennem stærke interaktioner med ladede arter, der produceres i overflod i flammer. Bindingsenergier blev beregnet til at være tilstrækkelige til at kunne stabilisere små klynger af polære aromatiske molekyler omkring disse kemi-ioner.

Denne foreslåede mekanisme forklarer mange observationer, såsom elektriske felters evne til at standse soddannelsen og den tilsvarende koncentration af kemi-ioner til sodnanopartikler. Dette giver også en ny vej til at reducere sodforurening fra motorer ved enten at reducere krumningen af ​​aromaterne, når de vokser, eller fjerne de ladede arter ved hjælp af elektriske felter.