Water is overal op aarde, maar misschien geeft dat het gewoon meer ruimte om zijn geheimen te verbergen. Zijn laatste verrassing, Stanford-onderzoekers rapporteren 26 augustus in Proceedings van de National Academy of Sciences , is dat microscopisch kleine waterdruppeltjes spontaan waterstofperoxide produceren.

De ontdekking zou de weg kunnen banen voor groenere manieren om het molecuul te produceren, een veelgebruikt bleekmiddel en ontsmettingsmiddel, zei Richard Zare, de Marguerite Blake Wilbur Professor in Natural Science en een professor in de chemie aan de Stanford School of Humanities and Sciences.

"Water is een van de meest voorkomende materialen, en het is al jaren en jaren bestudeerd en je zou denken dat er niets meer te leren viel over dit molecuul. Maar hier is nog een verrassing, " zei Zar, die ook lid is van Stanford Bio-X.

De ontdekking werd toevallig gedaan terwijl Zare en zijn lab een nieuwe, efficiëntere manier om gouden nanostructuren te maken in kleine waterdruppeltjes die bekend staan ​​als microdruppeltjes. Om die structuren te maken, het team voegde een extra molecuul toe, een reductiemiddel genaamd. Als controletest Zare stelde voor om te kijken of ze gouden nanostructuren konden maken zonder het reductiemiddel. Theoretisch had dat onmogelijk moeten zijn, maar het werkte hoe dan ook - een hint naar een nog onontdekt kenmerk van de microdruppelchemie.

Het team herleidde die resultaten uiteindelijk tot de aanwezigheid van een molecuul genaamd hydroxyl - een enkel waterstofatoom gecombineerd met een zuurstofatoom - dat ook als reductiemiddel kan werken. Dat even onverwachte resultaat leidde Katherine Walker, destijds een afgestudeerde student in het laboratorium van Zare, om zich af te vragen of waterstofperoxide - een molecuul met twee waterstof- en twee zuurstofatomen - ook aanwezig was.

Er achter komen, zar, wandelaar, stafwetenschapper Jae Kyoo Lee en collega's voerden een reeks tests uit, de eenvoudigste daarvan was het sproeien van ogenschijnlijk zuivere watermicrodruppeltjes op een behandeld oppervlak zodat het blauw zou worden in de aanwezigheid van waterstofperoxide - en blauw werd het ook. Aanvullende tests bevestigden dat watermicrodruppeltjes spontaan waterstofperoxide vormen, dat kleinere microdruppeltjes hogere concentraties van het molecuul produceerden, en dat waterstofperoxide niet verloren ging toen de microdruppeltjes opnieuw werden gecombineerd tot bulkwater.

De onderzoekers sloten een aantal mogelijke verklaringen uit voordat ze kwamen tot wat volgens hen de meest waarschijnlijke verklaring is voor de aanwezigheid van waterstofperoxide. Ze suggereren dat een sterk elektrisch veld nabij het oppervlak van watermicrodruppeltjes in de lucht ervoor zorgt dat hydroxylmoleculen zich binden aan waterstofperoxide.

Hoewel de resultaten iets van een fundamentele wetenschappelijke nieuwsgierigheid zijn, Zare zei, ze kunnen belangrijke praktische gevolgen hebben. Waterstofperoxide is een belangrijke commerciële en industriële chemische stof, meestal vervaardigd via een ecologisch onvriendelijk proces. De nieuwe ontdekking kan helpen om die methoden groener te maken, Zare zei, en het zou kunnen leiden tot eenvoudigere manieren om oppervlakken te desinfecteren - gewoon microdruppeltjes water op een tafel of vloer sproeien kan voldoende zijn om het schoon te maken.

"Ik denk dat het een van de belangrijkste dingen kan zijn die ik ooit heb gedaan, ' zei Zare.