Onderzoekers van ETH Zürich voerden een experiment uit om de eerste stappen in de vorming van aerosolen te onderzoeken. Hun bevindingen helpen nu om dat proces beter te begrijpen en te modelleren, bijvoorbeeld de vorming van wolken in de atmosfeer.

Aerosolen zijn suspensies van fijne vaste deeltjes of vloeistofdruppels in een gas. wolken, bijvoorbeeld, zijn aerosolen omdat ze bestaan ​​uit waterdruppels die in de lucht zijn verspreid. Dergelijke druppeltjes worden geproduceerd in een proces in twee stappen:eerst, er vormt zich een condensatiekern, en dan condenseren vluchtige moleculen op deze kern, een druppel produceren. Kernen bestaan ​​vaak uit andere moleculen dan de moleculen die erop condenseren. In het geval van wolken, de kernen bevatten vaak zwavelzuren en organische stoffen. Waterdamp uit de atmosfeer condenseert vervolgens op deze kernen.

Wetenschappers onder leiding van Ruth Signorell, Hoogleraar bij de vakgroep Scheikunde en Toegepaste Biowetenschappen, hebben nu nieuwe inzichten gekregen in de eerste stap van aërosolvorming, nucleatie. "Waarnemingen hebben aangetoond dat de vluchtige componenten ook het kiemvormingsproces kunnen beïnvloeden, "Signorell zegt, "maar wat onduidelijk was, was hoe dit op moleculair niveau gebeurde." Voorheen was het onmogelijk om de vluchtige componenten te observeren tijdens nucleatie in een experimentele setting. Zelfs in een beroemd CERN-experiment over wolkenvorming, bepaalde vluchtige componenten konden niet direct worden gedetecteerd.

Vluchtige componenten voor het eerst gedetecteerd

De ETH-onderzoekers ontwikkelden een experiment gericht op de eerste microseconden van het kiemvormingsproces. In het experiment, de gevormde deeltjes blijven gedurende deze tijd intact en kunnen worden gedetecteerd met behulp van massaspectrometrie. De wetenschappers keken naar kiemvorming in verschillende gasmengsels die CO . bevatten ₂ en voor de eerste keer ze konden ook de vluchtige componenten detecteren - in dit geval de CO ₂ . De onderzoekers konden aantonen dat de vluchtige componenten essentieel waren voor de vorming van kernen en ook dit proces versnelden.

Een analyse van de experimentele gegevens onthulde dat deze versnelling het resultaat is van de vluchtige componenten die de kiemvorming van andere, minder vluchtige componenten. Dit doen ze door kortstondige, heterogene moleculaire aggregaten, zogenaamde chaperoncomplexen. "Omdat temperatuur de vluchtigheid van gascomponenten bepaalt, het speelt ook een beslissende rol in deze processen, ' legt Signorell uit.

Een van de redenen waarom de nieuwe onderzoeksresultaten interessant zijn, is dat ze het begrip van nucleatie verbeteren, zijn moleculaire mechanismen en snelheid, om het goed te kunnen verantwoorden in modellen voor, zeggen, wolkenvorming in de atmosfeer. In aanvulling, de resultaten moeten helpen om de efficiëntie van technische processen voor het produceren van aerosolen te verbeteren, zoals het gebruik van snelle koeling om CO . af te vangen ₂ uit aardgas.