Invisibile all'occhio umano, interazioni molecolari tra gas e liquidi sono alla base di gran parte della nostra vita, compreso l'assorbimento delle molecole di ossigeno nei nostri polmoni, molti processi industriali e la conversione dei composti organici all'interno della nostra atmosfera. Ma le difficoltà nella misurazione delle collisioni gas-liquido hanno finora impedito l'esplorazione fondamentale di questi processi.

Kenneth McKendrick e Matthew Costen, entrambi alla Heriot-Watt University, ad Edimburgo, UK., sperano che la loro nuova tecnica per consentire la visualizzazione delle molecole di gas che rimbalzano su una superficie liquida aiuterà gli scienziati del clima a migliorare i loro modelli atmosferici predittivi. La tecnica è descritta in Il Giornale di Fisica Chimica , da AIP Publishing.

"La molecola di interesse nel nostro studio, il radicale ossidrile, è un frammento instabile di una molecola che influenza l'intera comprensione della chimica atmosferica e delle cose che influenzano veramente il clima, " ha detto McKendrick. "Alcune di queste importanti reazioni OH avvengono sulla superficie delle goccioline liquide, ma non possiamo vedere direttamente le interazioni di superficie, quindi misuriamo le caratteristiche delle molecole sparse dai film in tempo reale per dedurre cosa è successo durante il loro incontro con il liquido".

I fogli laser sono la chiave della tecnica, inducendo un segnale fluorescente di breve durata da ciascuna molecola mentre passa attraverso impulsi di 10 nanosecondi. La fluorescenza indotta dal laser non è nuova di per sé, ma questa è stata la prima volta che i fogli laser sono stati applicati alla diffusione da una superficie nel vuoto senza altre molecole presenti per interferire con la diffusione dal raggio molecolare. Ciò ha permesso al team di McKendrick di catturare singoli frame di movimento molecolare, dal fascio molecolare alla superficie liquida e diffusione, che sono stati compilati in film.

A differenza dei precedenti metodi di acquisizione delle interazioni gas-liquido, tutte le caratteristiche necessarie per comprendere l'interazione:velocità, angolo di dispersione, rotazione, ecc., vengono catturati all'interno dei semplici filmati che McKendrick descrive come "intuitivi". Osservando le strisce di pellicola molecolare, Il team di McKendrick ha notato molecole sparse in un'ampia gamma di angoli, simile a una palla che rimbalza in tutte le direzioni quando viene lanciata su una superficie irregolare. Questa semplice osservazione ha dimostrato direttamente che la superficie dei liquidi non è piatta.

"Quando si scende al livello molecolare, la superficie di questi liquidi è molto ruvida, tanto che puoi a malapena dire la differenza tra la distribuzione delle molecole quando dirette verticalmente sulla superficie o quando sono ad un angolo di 45 gradi. Questa scoperta è importante per comprendere le possibilità che diversi processi molecolari avvengano sulla superficie del liquido, ", ha detto McKendrick.

Man mano che migliorano la loro tecnica, Il team di McKendrick spera di raccogliere informazioni più raffinate dai liquidi atmosferici rilevanti. Ma McKendrick sottolinea che la tecnica non è limitata al campo della scienza atmosferica ed è probabile che venga presto applicata alla comprensione delle interazioni gas-solido che si verificano in processi come la conversione catalitica dei gas nei motori delle automobili.