Una tecnica laser avanzata ha permesso ai ricercatori di osservare, in tempo reale, la decomposizione di un inquinante in acido nitroso atmosferico, che svolge un ruolo chiave nella formazione dell'ozono e dello smog fotochimico. La tecnica, descritto dai ricercatori dell'Università di Hokkaido in The Journal of Physical Chemistry Letters , potrebbe essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni.

I nitrofenoli sono un tipo di particolato fine presente nell'atmosfera che si forma a seguito della combustione di combustibili fossili e degli incendi boschivi. Si ipotizza che la luce interagisca con i nitrofenoli e li scomponga in acido nitroso; l'acido nitroso atmosferico è noto per generare i radicali idrossilici responsabili della formazione dell'ozono. Troppo ozono e ossidi di azoto portano alla formazione di una foschia atmosferica chiamata smog fotochimico, che possono causare malattie respiratorie. Fino ad ora, non ci sono prove per la decomposizione del nitrofenolo in acido nitroso da parte della luce solare.

Il fisico applicato dell'Università di Hokkaido Taro Sekikawa e colleghi hanno sviluppato una nuova tecnica di sondaggio per osservare il processo in tempo reale. Hanno quindi confrontato le loro misurazioni con i calcoli teorici della chimica quantistica.

"Il nostro studio ha dimostrato che l'irradiazione dell'o-nitrofenolo con la luce solare è una delle cause dirette della produzione di acido nitroso nell'atmosfera, "dice Sekikawa.

Il team ha sviluppato una tecnica laser avanzata che coinvolge il nitrofenolo eccitante con una luce laser di 400 nanometri di lunghezza d'onda e poi brilla molto breve, impulsi molto veloci di luce ultravioletta su di esso per vedere cosa succede. Nello specifico, hanno usato una luce UV estrema, che ha lunghezze d'onda molto corte, brillava in femtosecondi, che durano un milionesimo di miliardesimo di secondo. L'intero processo misura gli stati energetici e i cambiamenti molecolari che si verificano quando il composto nitrofenolico si decompone nel tempo.

Gli scienziati hanno scoperto che l'acido nitroso inizia a formarsi 374 femtosecondi dopo che il nitrofenolo è stato eccitato per la prima volta dalla luce. Il processo di decomposizione comporta la distorsione della forma della molecola di nitrofenolo per irraggiamento luminoso e cambiamenti nei suoi stati energetici, portando infine alla formazione di acido nitroso.

"Si prevede che la spettroscopia fotoelettronica con luce ultravioletta estrema avrà una vasta gamma di applicazioni come metodo per misurare le reazioni chimiche, " dice Sekikawa. "Potrebbe essere usato, Per esempio, comprendere il meccanismo con cui i raggi ultravioletti inattivano i virus a livello molecolare, e per comprendere altre reazioni chimiche che avvengono nell'atmosfera.