Invisible para el ojo humano, las interacciones moleculares entre gases y líquidos sustentan gran parte de nuestras vidas, incluida la absorción de moléculas de oxígeno en nuestros pulmones, muchos procesos industriales y la conversión de compuestos orgánicos dentro de nuestra atmósfera. Pero las dificultades para medir las colisiones gas-líquido han impedido hasta ahora la exploración fundamental de estos procesos.

Kenneth McKendrick y Matthew Costen, ambos en la Universidad Heriot-Watt, en Edimburgo, REINO UNIDO., Esperamos que su nueva técnica para permitir la visualización de moléculas de gas que rebotan en una superficie líquida ayude a los científicos del clima a mejorar sus modelos atmosféricos predictivos. La técnica se describe en La Revista de Física Química , de AIP Publishing.

"La molécula de interés en nuestro estudio, el radical hidroxilo, es un fragmento inestable de una molécula que afecta a toda la comprensión de la química atmosférica y las cosas que realmente afectan el clima, ", dijo McKendrick." Algunas de estas importantes reacciones de OH tienen lugar en la superficie de las gotas de líquido, pero no podemos ver las interacciones de la superficie directamente, de modo que medimos las características de las moléculas dispersas a partir de películas en tiempo real para inferir lo que sucedió durante su encuentro con el líquido ".

Las láminas láser son la clave de la técnica, induciendo una señal fluorescente de corta duración de cada molécula a medida que pasa a través de pulsos de 10 nanosegundos. La fluorescencia inducida por láser no es nueva en sí misma, pero esta fue la primera vez que se aplicaron láminas láser a la dispersión desde una superficie en el vacío sin otras moléculas presentes que interfieran con la dispersión del haz molecular. Esto permitió al equipo de McKendrick capturar marcos individuales de movimiento molecular, desde el haz molecular hasta la superficie del líquido y la dispersión, que se compilaron en películas.

A diferencia de los métodos anteriores para capturar interacciones gas-líquido, todas las características necesarias para comprender la interacción:velocidad, ángulo de dispersión, rotación, etc., se capturan dentro de las películas simples que McKendrick describe como "intuitivas". Al observar las tiras de película molecular, El equipo de McKendrick notó moléculas dispersas en una amplia gama de ángulos, similar a una pelota que rebota en todas direcciones cuando se lanza sobre una superficie irregular. Esta simple observación demostró directamente que la superficie de los líquidos no es plana.

"Cuando llegas al nivel molecular, la superficie de estos líquidos es muy rugosa, Tanto es así que apenas se puede notar la diferencia entre la distribución de moléculas cuando se dirigen verticalmente hacia la superficie o cuando se encuentran en un ángulo de 45 grados. Este hallazgo es importante para comprender las posibilidades de que ocurran diferentes procesos moleculares en la superficie del líquido, "dijo McKendrick.

A medida que mejoran su técnica, El equipo de McKendrick espera recopilar información más refinada de los líquidos atmosféricos relevantes. Pero McKendrick señala que la técnica no se limita al campo de la ciencia atmosférica y es probable que pronto se aplique para comprender las interacciones gas-sólido que ocurren en procesos como la conversión catalítica de gases en motores de automóviles.