Atmosferische deeltjes met een hoog watergehalte, ook wel aerosoldruppels genoemd, worden veel op aarde aangetroffen en spelen een belangrijke rol in de planetaire chemie en meteorologie. Deze deeltjes ontstaan ​​over het algemeen in relatief schone lucht na uitstoot van gassen die kiemen en condenseren. Vaak wordt dit proces gedomineerd door organische zuren die zijn waargenomen in zwaar vervuilde steden. Een uitdagende kwestie die onlangs de aandacht van veel experts heeft getrokken, is het onbekende mechanisme waarmee organische carbonzuren uit de gasfase oplossen in dergelijke waterige deeltjes.

In het nieuwe werk van Prof. Marcelo Guzman en zijn studenten Alexis Eugene en Elizabeth Pillar aan de Universiteit van Kentucky in samenwerking met A.J. Colussi van Caltech, Met druppeltjes van micrometergrootte werd aangetoond dat azijnzuur en pyrodruivenzuur zich aan de luchtzijde op het wateroppervlak als sterkere zuren gedragen dan wanneer ze in bulkwater zijn opgelost.

Hiervoor gebruikten de onderzoekers online electrospray ionization (OESI) om microdruppels te genereren, in een proces dat werd gedomineerd door pneumatisch ondersteunde aerosolisatie van vloeibare monsters bij een vaste pH. De microdruppeltjes in OESI werden beïnvloed door zure moleculen uit de gasfase voordat de ionen werden gegenereerd en gedetecteerd door een massaspectrometer (MS). De techniek maakte de efficiënte observatie mogelijk van een van de meest fundamentele chemische reacties, de overdracht van protonen van de zuurmoleculen naar het wateroppervlak.

De groep van Marcelo Guzman aan de Universiteit van Kentucky stuitte op verbetering van de zuurgraad van microdruppels tijdens het analyseren van monsters met OESI-MS. De onderzoekers merkten op dat azijn- en pyrodruivenzuurmoleculen beide sterkere zuren waren op het wateroppervlak. "Ze waren vermoedelijk meer geneigd om een ​​proton over te brengen als ze het wateroppervlak bereikten dat uit de lucht kwam, zelfs meer dan 50 en 500 keer", " zegt Guzman. De onderzoekers concludeerden dat het gedrag en de stabiliteit van elk zuur- en basepaar op het grensvlak een belangrijke rol speelden in dit fenomeen. De resultaten van dit werk zullen helpen te interpreteren hoe veel voorkomende carbonzuren in aerosolen worden gevonden, wolken en mistwater gedragen zich in de atmosfeer en dragen bij aan ontwerpstrategieën om luchtvervuiling te verminderen.