un nascosto, La danza molecolare appena scoperta potrebbe contenere la risposta al problema dell'inquinamento da fuliggine.

L'inquinamento da fuliggine provoca cancro e coaguli di sangue, così come l'indebolimento del sistema immunitario ai virus respiratori. Anche l'atmosfera e i ghiacciai sono ricoperti di fuliggine, portando al riscaldamento globale e all'aumento della perdita di ghiaccio. Sorprendentemente, il modo in cui si formano le particelle di fuliggine è ancora sconosciuto, ma è di pressante preoccupazione

La ragione di questo lungo mistero è dovuta all'ambiente estremo in cui si forma la fuliggine, la rapida velocità delle reazioni e la complessa raccolta di molecole presenti nella fiamma. Tutti questi oscurano il percorso verso la formazione di fuliggine.

Un team internazionale dal Regno Unito, Singapore, La Svizzera e l'Italia hanno ora utilizzato due microscopi per rivelare le molecole e le reazioni che avvengono in una fiamma. Il primo microscopio funziona al tatto, sensazione per la disposizione degli atomi nelle molecole di fuliggine. Queste mappe tattili forniscono la prima immagine della forma molecolare del filo di pollo della fuliggine. La chimica quantistica è stata quindi utilizzata per dimostrare che una delle molecole era un diradicale reattivo. Un diradicale è un tipo di molecola con due siti reattivi, permettendogli di subire una successione di reazioni a catena.

Il secondo microscopio è interamente virtuale e mostra la reazione tra i diradicali. La meccanica quantistica ha guidato un supercomputer a far collidere virtualmente e realisticamente le molecole e rivelare la danza molecolare al rallentatore.

Questa simulazione ha mostrato che le singole molecole sono tenute insieme da forze intermolecolari dopo la collisione. Questo dà ai siti reattivi il tempo di trovarsi e creare un legame chimico permanente. Anche dopo che si sono legati rimangono reattivi, permettendo a più molecole di "attaccarsi" a quella che ora è una particella di fuliggine in rapida crescita.

Questa scoperta potrebbe risolvere i problemi con i precedenti tentativi di spiegare la formazione di fuliggine tramite condensazione fisica o reazione chimica. Infatti, entrambi sono necessari per spiegare adeguatamente le reazioni rapide e ad alta temperatura.

Uno degli autori principali del documento, Giacobbe Martin, disse, "Se la concentrazione di queste specie è abbastanza alta in fiamme, questo percorso potrebbe fornire una spiegazione per la rapida formazione di fuliggine".

Co-autore Markus Kraft, dal Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biotecnologia dell'Università di Cambridge, disse, "Il progetto ha riunito modelli ed esperimenti computazionali all'avanguardia per rivelare un percorso di reazione completamente nuovo che potenzialmente spiega come si forma la fuliggine. Scienziati e ingegneri hanno lavorato per decenni per risolvere questo importante problema".

I ricercatori sperano di prendere di mira questi siti reattivi per vedere se il processo di formazione della fuliggine può essere interrotto. Un'opzione promettente è l'iniezione di ozono in una fiamma, che è già stato trovato per eliminare efficacemente la fuliggine in alcuni risultati preliminari in altri lavori.

"Precursori di fuliggine aromatici diradicali in fiamme" è pubblicato in Giornale della Società Chimica Americana .