I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno condotto un esperimento per studiare le fasi iniziali della formazione di aerosol. I loro risultati stanno ora aiutando gli sforzi per comprendere e modellare meglio quel processo, ad esempio, la formazione di nubi nell'atmosfera.

Gli aerosol sono sospensioni di particelle solide fini o goccioline liquide in un gas. Nuvole, Per esempio, sono aerosol perché costituiti da goccioline d'acqua disperse nell'aria. Tali goccioline vengono prodotte in un processo in due fasi:primo, si forma un nucleo di condensazione, e poi le molecole volatili si condensano su questo nucleo, producendo una goccia. I nuclei sono spesso costituiti da molecole diverse da quelle che si condensano su di essi. Nel caso delle nuvole, i nuclei contengono spesso acidi solforici e sostanze organiche. Il vapore acqueo dall'atmosfera si condensa successivamente su questi nuclei.

Scienziati guidati da Ruth Signorell, Professore presso il Dipartimento di Chimica e Bioscienze Applicate, hanno ora acquisito nuove conoscenze sulla prima fase della formazione dell'aerosol, nucleazione. "Le osservazioni hanno dimostrato che i componenti volatili possono anche influenzare il processo di nucleazione, " Signorell dice, "ma ciò che non era chiaro era come ciò stesse accadendo a livello molecolare". In precedenza era impossibile osservare i componenti volatili durante la nucleazione in un ambiente sperimentale. Anche in un famoso esperimento del CERN sulla formazione delle nubi, alcuni componenti volatili non possono essere rilevati direttamente.

Componenti volatili rilevati per la prima volta

I ricercatori dell'ETH hanno sviluppato un esperimento mirato ai primi microsecondi del processo di nucleazione. Nell'esperimento, le particelle formate rimangono intatte durante questo periodo e possono essere rilevate mediante spettrometria di massa. Gli scienziati hanno esaminato la nucleazione in varie miscele di gas contenenti CO ₂ e per la prima volta, sono stati in grado di rilevare anche i componenti volatili, in questo caso, il CO ₂ . I ricercatori hanno potuto dimostrare che i componenti volatili erano essenziali per la formazione dei nuclei e hanno anche accelerato questo processo.

L'analisi dei dati sperimentali ha rivelato che questa accelerazione è il risultato dei componenti volatili che catalizzano la nucleazione di altri, componenti meno volatili. Lo fanno formando di breve durata, aggregati molecolari eterogenei, noti come complessi di chaperon. "Poiché la temperatura determina la volatilità dei componenti del gas, svolge anche un ruolo decisivo in questi processi, "Spiega Signorell.

Uno dei motivi per cui i nuovi risultati della ricerca sono interessanti è che migliorano la comprensione della nucleazione, i suoi meccanismi molecolari e la sua velocità, al fine di rappresentarlo adeguatamente nei modelli per, dire, formazione di nubi nell'atmosfera. Inoltre, i risultati dovrebbero aiutare a migliorare l'efficienza dei processi tecnici per la produzione di aerosol, come l'uso del raffreddamento rapido per catturare la CO ₂ dal gas naturale.