Forskare har gått ett steg närmare att minska luftföroreningar från motorer genom att avbilda sotnanopartiklar för att avslöja deras unika signaturer. Nanopartikelstrukturerna är som fingeravtryck, avslöjar krökta fullerenliknande molekyler och hjälper till att belysa de tidigaste stadierna av sotbildning.

Sot utgör en stor andel av mänsklig förorening, täpper till våra motorer och lungor. Sot bidrar också till att värma upp atmosfären medan luftburen och värmande is en gång har lagt sig, skadar planeten.

Att förstå hur man stoppar sotbildning i motorer är en unik möjlighet att snabbt minska uppvärmningen, öka luftkvaliteten och förbättra motoreffektiviteten. Dock, att uppnå detta har varit utmanande på grund av hastigheten och komplexiteten hos de inblandade kemiska reaktionerna.

I en ny publikation, forskare från University of Cambridge, National University of Singapore och Nanyang Technological University använde en elektronstråle för att avbilda de kolrika, fatformade molekyler som utgör sot. Varje mörk utkant, vilket motsvarar en av dessa fat som är avbildade sida vid sida, analyserades. Intressant, de fann att dessa tidiga sotnanopartiklar innehåller många krökta molekyler, indikerar pentagonintegrering i det normalt sexkantiga arrangemanget av kolatomer. Majoriteten av utkanterna (> 62,5 procent) indikerade pentagoninducerad krökning i de tidigaste sotpartiklarna.

Varje aromatisk krökt genom pentagonintegration kommer att innehålla en stor laddningspolarisering. Böjningen av molekylen orsakar en laddningsobalans på de två ytorna som leder till ett permanent dipolmoment - den flexoelektriska effekten. Tar en aromatisk molekyl, som matchar det som föreslås från mikroskopbilder, ett betydande dipolmoment två till tre gånger det för vatten hittades.

Dessa polära arter föreslås påverka sotbildning genom starka interaktioner med laddade arter som produceras i överflöd i lågor. Bindningsenergier beräknades vara tillräckliga för att kunna stabilisera små kluster av polära aromatiska molekyler runt dessa kemjoner.

Denna föreslagna mekanism förklarar många observationer, såsom förmågan hos elektriska fält att stoppa sotbildning och liknande koncentration av kemjoner till sotnanopartiklar. Detta ger också en ny väg för att minska sotföroreningar från motorer genom att antingen minska aromaternas krökning när de växer eller ta bort de laddade arterna med hjälp av elektriska fält.