Utilizzando una tecnica avanzata, gli scienziati del RIKEN Cluster for Pioneering Research hanno dimostrato che una reazione chimica alimentata dalla luce avviene diecimila volte più velocemente all'interfaccia aria-acqua, quella che di solito chiamiamo la superficie dell'acqua, che nella massa dell'acqua, anche quando la luce ha energia equivalente. Questa scoperta potrebbe aiutare la nostra comprensione dei molti importanti processi chimici e biologici che avvengono sulla superficie dell'acqua.

L'acqua è il liquido più importante in natura, e la ricerca ha dimostrato che in effetti c'è qualcosa di speciale nell'interfaccia. Per ragioni non ben comprese, sembra che alcune reazioni chimiche avvengano facilmente quando le molecole sono parzialmente nell'acqua, ma non quando sono completamente dissolti.

Un problema che ostacola la comprensione è che il modo in cui le reazioni chimiche procedono effettivamente all'interfaccia non è ben compreso. Per indagare su questo, il gruppo RIKEN ha utilizzato una tecnica avanzata chiamata spettroscopia vibrazionale selettiva dell'interfaccia sensibile alla fase ultrarapida. è un boccone, ma essenzialmente significa che è possibile ottenere un filmato ad alta velocità delle molecole intermedie create mentre una reazione chimica avviene in corrispondenza di un'interfaccia. In questo caso, "alta velocità" significa circa cento femtosecondi, o meno di un trilionesimo di secondo.

Utilizzando il metodo, hanno analizzato la fotoionizzazione del fenolo, una reazione che è stata ben studiata in acqua sfusa, utilizzando impulsi equivalenti ad alta velocità di luce ultravioletta. Gli esperimenti hanno mostrato che la stessa reazione ha avuto luogo all'interfaccia ma che a causa delle differenze nelle condizioni lì, la reazione è avvenuta circa diecimila volte più velocemente.

Secondo Satoshi Nihonyanagi, uno degli autori dello studio, pubblicato in Chimica della natura , "È stato emozionante scoprire che la velocità di reazione per il fenolo è così straordinariamente diversa, ma in più, il nostro metodo per osservare direttamente le reazioni chimiche sulla superficie dell'acqua in tempo reale potrebbe essere applicato anche ad altre reazioni, e potrebbe aiutarci a comprendere meglio come procedono le reazioni in questo ambiente speciale".

Secondo Tahei Tahara, il capogruppo di ricerca, "Il fatto che ci sia un 10, Anche la differenza di 000 volte nella velocità di reazione di una molecola organica di base come il fenolo tra l'acqua sfusa e la superficie dell'acqua è molto importante per la chimica catalitica, il campo di studio che mira a promuovere e controllare le reazioni chimiche. Inoltre, l'acqua in natura esiste come acqua di mare, che ha bolle e aerosol, avendo così una vasta superficie. Il nostro lavoro potrebbe aiutarci a capire come le molecole vengono adsorbite sulla superficie dell'acqua, portando a reazioni chimiche che hanno un enorme impatto sull'ambiente globale".