Een geavanceerde lasertechniek heeft onderzoekers in staat gesteld om te observeren, live, de ontleding van een verontreinigende stof in atmosferisch salpeterigzuur, die een sleutelrol speelt bij de vorming van ozon en fotochemische smog. De techniek, beschreven door onderzoekers van de Hokkaido University in The Journal of Physical Chemistry Letters , kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen.

Nitrofenolen zijn een soort fijne deeltjes die in de atmosfeer worden aangetroffen en die ontstaan ​​als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen en van bosbranden. Er wordt verondersteld dat licht interageert met nitrofenolen en ze afbreekt tot salpeterigzuur; Het is bekend dat atmosferisch salpeterigzuur de hydroxylradicalen genereert die verantwoordelijk zijn voor de vorming van ozon. Te veel ozon en stikstofoxiden leiden tot de vorming van een atmosferische waas die fotochemische smog wordt genoemd. die luchtwegaandoeningen kunnen veroorzaken. Tot nu, er is geen bewijs voor de ontleding van nitrofenol in salpeterigzuur door zonlicht.

Hokkaido University toegepast natuurkundige Taro Sekikawa en collega's ontwikkelden een nieuwe meettechniek om het proces in realtime te observeren. Vervolgens vergeleken ze hun metingen met theoretische kwantumchemische berekeningen.

"Onze studie toonde aan dat bestraling van o-nitrofenol met zonlicht een van de directe oorzaken is van de productie van salpeterigzuur in de atmosfeer, ' zegt Sekikawa.

Het team ontwikkelde een geavanceerde lasertechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van opwindend nitrofenol met een laserlicht met een golflengte van 400 nanometer en dat vervolgens heel kort schijnt, zeer snelle pulsen van ultraviolet licht erop om te zien wat er gebeurt. specifiek, ze gebruikten extreem UV-licht, die zeer korte golflengten heeft, scheen in femtoseconden, die een miljoenste van een miljardste van een seconde duren. Het hele proces meet de energietoestanden en moleculaire veranderingen die optreden als de nitrofenolverbinding in de loop van de tijd ontleedt.

De wetenschappers ontdekten dat salpeterigzuur 374 femtoseconden begint te vormen nadat het nitrofenol voor het eerst door licht is geëxciteerd. Het ontbindingsproces omvat vervorming van de vorm van het nitrofenolmolecuul door bestraling met licht en veranderingen in zijn energietoestanden, uiteindelijk leidend tot de vorming van salpeterigzuur.

"Foto-elektronspectroscopie met extreem ultraviolet licht zal naar verwachting een breed scala aan toepassingen hebben als methode voor het meten van chemische reacties, " zegt Sekikawa. "Het kan worden gebruikt, bijvoorbeeld, om het mechanisme te begrijpen waarmee ultraviolette stralen virussen op moleculair niveau inactiveren, en om andere chemische reacties die in de atmosfeer plaatsvinden te begrijpen.