ETH Zürichs forskare genomförde ett experiment för att undersöka de första stegen i bildandet av aerosoler. Deras resultat hjälper nu ansträngningar att bättre förstå och modellera den processen - till exempel bildandet av moln i atmosfären.

Aerosoler är suspensioner av fina fasta partiklar eller flytande droppar i en gas. Moln, till exempel, är aerosoler eftersom de består av vattendroppar spridda i luften. Sådana droppar produceras i en tvåstegsprocess:först, en kondensationskärna bildas, och sedan kondenserar flyktiga molekyler till denna kärna, producerar en droppe. Kärnor består ofta av molekyler som skiljer sig från de som kondenserar till dem. Vid moln, kärnorna innehåller ofta svavelsyror och organiska ämnen. Vattenånga från atmosfären kondenseras därefter till dessa kärnor.

Forskare under ledning av Ruth Signorell, Professor vid Institutionen för kemi och tillämpad biovetenskap, har nu fått nya insikter om det första steget i aerosolbildning, kärnbildning. "Observationer har visat att de flyktiga komponenterna också kan påverka kärnbildningsprocessen, "Signorell säger, "men det som var oklart var hur detta hände på molekylär nivå." Tidigare var det omöjligt att observera de flyktiga komponenterna under kärnbildning i en experimentell miljö. Även i ett berömt CERN -experiment om molnbildning, vissa flyktiga komponenter kunde inte detekteras direkt.

Flyktiga komponenter upptäcktes för första gången

ETH -forskarna utvecklade ett experiment riktat mot de första mikrosekunderna av kärnbildningsprocessen. I experimentet, partiklarna som bildas förblir intakta under denna tid och kan detekteras med masspektrometri. Forskarna tittade på kärnbildning i olika gasblandningar som innehåller CO ₂ och för första gången, de kunde också upptäcka de flyktiga komponenterna - i det här fallet kompaniet ₂ . Forskarna kunde visa att de flyktiga komponenterna var avgörande för bildandet av kärnor och också påskyndade denna process.

En analys av experimentella data visade att denna acceleration är resultatet av de flyktiga komponenterna som katalyserar kärnbildningen av andra, mindre flyktiga komponenter. De gör detta genom att bilda kortlivade, heterogena molekylära aggregat, kallas chaperon -komplex. "Eftersom temperaturen bestämmer flyktigheten hos gaskomponenter, det spelar också en avgörande roll i dessa processer, "Förklarar Signorell.

En anledning till att de nya forskningsresultaten är intressanta är att de förbättrar förståelsen av kärnbildning, dess molekylära mekanismer och hastighet, för att korrekt redogöra för det i modeller för, säga, molnbildning i atmosfären. Dessutom, resultaten bör bidra till att förbättra effektiviteten hos tekniska processer för framställning av aerosoler - till exempel användning av snabbkylning för att fånga upp CO ₂ från naturgas.