El caliente, a veces de alta presión, Sin embargo, las condiciones suaves detrás de las ondas de choque reflejadas son el entorno ideal para estudiar las complejidades químicas de la combustión.

Aamir Farooq, del Centro de Investigación de Combustión Limpia de KAUST, y su equipo, han utilizado un tubo de choque junto con diagnósticos láser para estudiar la rápida cascada de reacciones químicas que se ponen en movimiento cuando se quema el combustible. Estos datos pueden ayudar en el diseño de limpiadores, motores y combustibles más eficientes que los disponibles actualmente. Los conocimientos adquiridos también podrían usarse para estudiar reacciones en el aire que generan o eliminan contaminantes, o incluso para estudiar las condiciones atmosféricas de planetas distantes.

"Los tubos de choque son reactores químicos ideales, debido a las condiciones de dimensión cero casi homogéneas detrás de las ondas de choque reflejadas, "Dice Farooq. El equipo hace brillar láseres a través del tubo de choque para monitorear la química que tiene lugar". Los diagnósticos láser nos permiten realizar mediciones in situ de las especies químicas que se consumen y se forman durante una reacción química, "Agrega Farooq." Podemos rastrear radicales libres altamente reactivos, que juegan un papel clave en la cinética de combustión ".

Dos artículos recientes ilustran la amplitud de la información que se puede adquirir. Farooq y su equipo investigaron la química de combustión de cetonas cíclicas, que se pueden fabricar a partir de residuos vegetales y tienen un excelente comportamiento de combustión1. "Las cetonas cíclicas derivadas de la biomasa atraen el interés por su buena propiedad antidetonante y su eficacia para reducir las emisiones nocivas, "dice Dapeng Liu, un doctorado estudiante en el equipo de Farooq. Las reacciones con radicales hidroxilo son una de las reacciones más importantes que inician la combustión de cetonas cíclicas, pero nunca antes se habían medido experimentalmente a altas temperaturas.

"En comparación con nuestras medidas, los investigadores habían sobrestimado la reactividad de las reacciones cíclicas de cetonas e hidroxilos a altas temperaturas, pero lo habían subestimado para las condiciones de temperatura ambiente, ", dice Liu. Estos nuevos datos mejorarán los modelos utilizados para diseñar combustibles que incorporen cetonas cíclicas.

El equipo también estudió reacciones de hidroxilo con diolefinas, moléculas comunes que presentan dos dobles enlaces carbono-carbono 2. Esta interacción es significativa para la combustión de combustible, sino también para la química atmosférica. "Isopreno, una diolefina conocida, es producido por animales y plantas y se puede encontrar en alta concentración en áreas forestales, "dice Fethi Khaled, quien recientemente completó su Ph.D. con Farooq.

"Nuestro trabajo mostró la rica química de los radicales hidroxilo y las diolefinas, ", Dice Khaled. El equipo reveló un claro cambio de las vías de reacción, donde los radicales hidroxilo se agregan a las diolefinas en condiciones atmosféricas a vías donde los radicales hidroxilo arrancan átomos de hidrógeno de las diolefinas a medida que aumentan las temperaturas hasta las condiciones de combustión.

Los resultados se suman a la creciente base de datos de coeficientes de velocidad de reacción que el equipo ha proporcionado, que es ampliamente utilizado por los teóricos y modelistas cinéticos químicos para validar sus cálculos, dice Farooq.

"En el futuro, nos vamos a centrar en las reacciones radicales más radicales, que son mucho más difíciles de estudiar pero juegan un papel fundamental en muchos entornos químicos, ", dice." Estamos diseñando nuevos diagnósticos láser para detectar una amplia gama de moléculas de modo que podamos pintar una imagen completa de reacciones químicas complejas, "Añade Farooq". Finalmente, estamos ampliando nuestras metodologías para estudiar reacciones relevantes para la química atmosférica y los planetas interestelares ".