een verborgen, nieuw ontdekte moleculaire dans zou het antwoord kunnen bieden op het probleem van roetvervuiling.

Roetvervuiling veroorzaakt kanker en bloedstolsels, evenals het verzwakken van het immuunsysteem voor respiratoire virussen. De atmosfeer en gletsjers zijn ook bedekt met roet, wat leidt tot opwarming van de aarde en meer ijsverlies. Verrassend genoeg, de manier waarop roetdeeltjes ontstaan ​​is nog onbekend, maar is van groot belang

De reden voor dit langlopende mysterie is te wijten aan de extreme omgeving waarin roet zich vormt, de hoge snelheid van de reacties en de complexe verzameling moleculen die in de vlam aanwezig zijn. Al deze verdoezelen de weg naar roetvorming.

Een internationaal team uit het VK, Singapore, Zwitserland en Italië hebben nu twee microscopen gebruikt om de moleculen en reacties die plaatsvinden in een vlam te onthullen. De eerste microscoop werkt door aanraking, gevoel voor de rangschikking van atomen in de moleculen van roet. Deze tactiele kaarten geven het eerste beeld van de moleculaire vorm van kippengaas van roet. Kwantumchemie werd vervolgens gebruikt om aan te tonen dat een van de moleculen een reactief diradicaal was. Een diradicaal is een type molecuul met twee reactieve plaatsen, waardoor het een opeenvolging van kettingreacties kan ondergaan.

De tweede microscoop is volledig virtueel en toont de reactie tussen de diradicalen. Kwantummechanica leidde een supercomputer om de moleculen virtueel en realistisch met elkaar te laten botsen en de moleculaire dans in slow motion te onthullen.

Deze simulatie toonde aan dat de individuele moleculen bij elkaar worden gehouden door intermoleculaire krachten nadat ze botsen. Dit geeft de reactieve sites de tijd om elkaar te vinden en een permanente chemische binding te creëren. Zelfs nadat ze zich hebben verbonden, blijven ze reactief, waardoor meer moleculen kunnen "kleven" aan wat nu een snel groeiend roetdeeltje is.

Deze ontdekking zou de problemen kunnen oplossen met eerdere pogingen om roetvorming te verklaren via een fysieke condensatie of een chemische reactie. In feite, beide zijn nodig om de snelle reacties en reacties bij hoge temperaturen adequaat te verklaren.

Een van de hoofdauteurs van het artikel, Jacob Maarten, zei, "Als de concentratie van deze soorten hoog genoeg is in vlammen, deze route zou een verklaring kunnen bieden voor de snelle vorming van roet."

Co-auteur Markus Kraft, van de afdeling Chemische Technologie en Biotechnologie van de Universiteit van Cambridge, zei, "Het project bracht geavanceerde computermodellen en experimenten samen om een ​​volledig nieuw reactiepad te onthullen dat mogelijk verklaart hoe roet wordt gevormd. Wetenschappers en ingenieurs werken al tientallen jaren aan het oplossen van dit belangrijke probleem."

De onderzoekers hopen zich op deze reactieve sites te richten om te zien of het roetvormingsproces een halt kan worden toegeroepen. Een veelbelovende optie is de injectie van ozon in een vlam, waarvan reeds is gevonden dat het roet effectief verwijdert in sommige voorlopige resultaten in ander werk.

"Diradicale aromatische roetprecursoren in vlammen" is gepubliceerd in Tijdschrift van de American Chemical Society .