Uno studio dettagliato delle reazioni di roaming, in cui gli atomi dei composti si separano e orbitano attorno ad altri atomi per formare nuovi composti inaspettati, potrebbe consentire agli scienziati di fare previsioni molto più accurate sulle molecole nell'atmosfera, compresi modelli di cambiamento climatico, inquinamento urbano e riduzione dell'ozono.

In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Scienza , un team di ricercatori dell'UNSW Sydney, Università di Sydney, La Emory University e la Cornell University hanno mostrato con dettagli senza precedenti esattamente cosa succede durante le reazioni di roaming dei composti chimici.

Professor Scott Kable, uno scienziato atmosferico che è anche il capo della School of Chemistry dell'UNSW, paragona lo studio a sollevare il cofano sulle reazioni di roaming e vedere per la prima volta come le parti si incastrano. Dice che lo studio fornirà agli scienziati nuovi strumenti per comprendere le macchinazioni delle reazioni nell'atmosfera.

"Reazioni chimiche, dove gli atomi vengono riorganizzati per creare nuove sostanze, si verificano continuamente nella nostra atmosfera a causa dell'emissione naturale di piante e animali, nonché dell'attività umana, "dice il prof Kable.

"Molte delle reazioni chiave nell'atmosfera che contribuiscono allo smog fotochimico e alla produzione di anidride carbonica sono avviate dalla luce solare, che può separare le molecole.

"Per molto tempo, gli scienziati pensavano che queste reazioni avvenissero in modo semplice, quella luce solare è stata assorbita e poi la molecola esplode, inviare atomi in direzioni diverse.

"Ma, negli ultimi anni si è riscontrato che, dove l'energia del sole era appena sufficiente per rompere un legame chimico, i frammenti eseguono una danza intima prima di scambiarsi atomi e creare nuovi, imprevisto, prodotti chimici, noti come reazioni di roaming.

"La nostra ricerca mostra che queste reazioni di 'roaming' mostrano caratteristiche insolite e inaspettate".

Il professor Kable afferma in un esperimento dettagliato nel documento, i ricercatori hanno osservato la reazione di roaming in formaldeide (CH2O) e sono rimasti sorpresi nel vedere invece, due segnali ben distinti, "che potremmo interpretare come due distinti meccanismi di roaming".

Professor Joel Bowman, che ha supervisionato le simulazioni delle reazioni di roaming alla Emory University negli Stati Uniti, osservato che "la modellazione dettagliata di queste reazioni non solo concorda con i risultati sperimentali, forniscono informazioni sul movimento degli atomi durante la reazione". Le simulazioni dell'esperimento sono state effettuate anche presso la Cornell University (USA).

La professoressa Meredith Jordan dell'Università di Sydney afferma che gli esperimenti e i risultati teorici suggeriscono che le reazioni di roaming si trovano a cavallo tra il mondo classico e quantistico della fisica e della chimica.

"Analizzare i risultati con l'incredibile dettaglio sia negli esperimenti che nelle simulazioni ci ha permesso di comprendere la natura quantomeccanica delle reazioni di roaming. Ci aspettiamo che queste caratteristiche siano presenti in tutte le reazioni di roaming, " lei dice.

I risultati di questo studio forniranno ai teorici i dati necessari per affinare le loro teorie, che a sua volta consentirà agli scienziati di prevedere con precisione i risultati delle reazioni avviate dalla luce solare nell'atmosfera.

Il professor Kable afferma che lo studio potrebbe anche avvantaggiare gli scienziati che lavorano nei settori della combustione e dell'astrofisica, che utilizzano modelli complessi per descrivere come le molecole interagiscono tra loro in forma gassosa.