Desde la superficie azotada por el viento del océano abierto, a billones de diminutas gotas de agua en las nubes, la interfaz aire-agua, la piel del agua, es el lugar de procesos naturales cruciales, incluido el intercambio océano-atmósfera y la acidificación de las nubes. La interfaz aire-agua incluso se ha postulado como la cuna de la vida. Sin embargo, factores como su tamaño subnanométrico y naturaleza dinámica, convertir la investigación de wanter interfacial en una tarea de enormes proporciones.

En años recientes, Los investigadores han investigado la interfaz aire-agua utilizando electrospray de agua:finos aerosoles producidos al aplicar más de 5000 V a soluciones de agua que pasan a través de un capilar metálico. Tradicionalmente, Se han utilizado electrospray para estudiar iones en fase gaseosa. Usando electrospray, Los investigadores han sugerido que la superficie del agua ligeramente ácida se comporta como un superácido altamente reactivo. Pero el debate sigue siendo si la interfaz aire-agua a un pH suave realmente puede comportarse como un superácido.

Ahora, Los investigadores de KAUST dirigidos por Himanshu Mishra han empleado técnicas complementarias para desenredar los efectos puramente interfaciales de los efectos específicos de la electrospray.

Los investigadores investigaron la reactividad del isopreno, una molécula volátil liberada por las plantas que experimentan estrés por calor, en la interfaz del agua. "Comparamos dos escenarios:electropulverizaciones de agua que interactúan con el gas de isopreno y mezclas de agua e isopreno agitadas vigorosamente en viales cerrados, "explica Adair Gallo Jr., un doctorado estudiante del equipo de Mishra y autor principal del estudio.

El equipo buscó la formación de cadenas cortas de isopreno llamadas oligómeros. "Curiosamente, oligómeros formados espontáneamente de isopreno en electropulverizaciones, en condiciones ácidas y básicas, e incluso en ausencia de agua, "Gallo dice. No se detectaron productos de oligomerización cuando el agua acidificada se agitó vigorosamente con isopreno durante horas. Pero cuando la misma fase orgánica se electropulverizó, oligómeros formados. Los hallazgos establecen de manera inequívoca que la oligomerización tuvo lugar exclusivamente en electropulverizaciones.

Simulaciones por ordenador realizadas por Adriano Sánchez, un becario postdoctoral en el equipo de Mishra, dio información a escala molecular sobre los resultados. "Descubrimos que la formación de oligómeros solo era posible en grupos en fase gaseosa que comprenden no más de tres moléculas de agua y un protón en exceso, "Dice Sánchez.

Colectivamente Los resultados del equipo demostraron que los electrospray presentan vías en fase gaseosa altamente energéticas para que ocurran reacciones químicas que son imposibles en las interfaces naturales aire-agua. "Por lo tanto, las electropulverizaciones deben complementarse con técnicas específicas de superficie y simulaciones por computadora para evitar conclusiones incorrectas al estudiar los procesos interfaciales, "Dice Mishra." He estado pensando en este problema durante más de seis años, y ahora, gracias a mi equipo, hemos logrado desenredar los efectos puramente interfaciales de los artefactos ", dice Mishra. Esta contribución aparecerá en la portada de la revista. Ciencia química .