Как образуются аэрозоли

Аэрозоли — это суспензии мелких твердых частиц или капель жидкости в газе. Например, облака являются аэрозолями, потому что они состоят из капель воды, рассеянных в воздухе. Такие капли образуются в двухступенчатом процессе: сначала образуется ядро ​​конденсации, а затем летучие молекулы конденсируются на этом ядре, образуя каплю. Ядра часто состоят из молекул, отличных от тех, которые на них конденсируются. В случае облаков ядра часто содержат серную кислоту и органические вещества. Впоследствии на эти ядра конденсируется водяной пар из атмосферы.


Ученые под руководством Рут Синьорелл, профессора кафедры химии и прикладных биологических наук, теперь получили новое понимание первого шага образования аэрозоля — зародышеобразования. «Наблюдения показали, что летучие компоненты также могут влиять на процесс зародышеобразования, — говорит Синьорелл, — но было неясно, как это происходит на молекулярном уровне». Ранее было невозможно наблюдать летучие компоненты во время нуклеации в экспериментальных условиях. Даже в известном эксперименте ЦЕРН по образованию облаков, эксперименте «Облако», некоторые летучие компоненты не могли быть обнаружены напрямую.

Летучие компоненты обнаружены впервые

Исследователи ETH разработали эксперимент, нацеленный на первые микросекунды процесса зародышеобразования. В ходе эксперимента образовавшиеся частицы остаются неповрежденными в течение этого времени и могут быть обнаружены с помощью масс-спектрометрии. Ученые изучили зародышеобразование в различных газовых смесях, содержащих CO.2 и впервые они смогли обнаружить летучие компоненты — в данном случае CO2. Исследователи смогли показать, что летучие компоненты необходимы для образования ядер, а также ускорили этот процесс.

Анализ экспериментальных данных показал, что это ускорение является результатом того, что летучие компоненты катализируют зарождение других, менее летучих компонентов. Они делают это, образуя короткоживущие гетерогенные молекулярные агрегаты, известные как комплексы шаперонов. «Поскольку температура определяет летучесть компонентов газа, она также играет решающую роль в этих процессах», — объясняет Синьорелл.

Одна из причин, по которой новые результаты исследований интересны, заключается в том, что они улучшают понимание нуклеации, ее молекулярных механизмов и скорости, чтобы должным образом учесть ее в моделях, скажем, образования облаков в атмосфере. Кроме того, результаты должны помочь повысить эффективность технических процессов производства аэрозолей, таких как использование быстрого охлаждения для улавливания CO.2 из природного газа.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments