Un escondido La danza molecular recién descubierta podría contener la respuesta al problema de la contaminación por hollín.

La contaminación del hollín causa cáncer y coágulos de sangre, así como debilitar el sistema inmunológico a los virus respiratorios. La atmósfera y los glaciares también están cubiertos de hollín, provocando un calentamiento global y una mayor pérdida de hielo. Asombrosamente, la forma en que se forman las partículas de hollín aún se desconoce, pero es una preocupación apremiante

La razón de este misterio de larga duración se debe al entorno extremo en el que se forma el hollín, la rápida velocidad de las reacciones y la compleja colección de moléculas presentes en la llama. Todos estos oscurecen el camino hacia la formación de hollín.

Un equipo internacional del Reino Unido, Singapur, Suiza e Italia ahora han utilizado dos microscopios para revelar las moléculas y reacciones que tienen lugar en una llama. El primer microscopio opera por tacto, sintiendo la disposición de los átomos en las moléculas de hollín. Estos mapas táctiles proporcionan la primera imagen de la forma de alambre de gallinero molecular del hollín. Luego se utilizó la química cuántica para demostrar que una de las moléculas era un dirradical reactivo. Un dirradical es un tipo de molécula con dos sitios reactivos, lo que le permite sufrir una sucesión de reacciones en cadena.

El segundo microscopio es completamente virtual y muestra la reacción entre los dirradicales. La mecánica cuántica guió a una supercomputadora para colisionar de manera virtual y realista las moléculas y revelar la danza molecular en cámara lenta.

Esta simulación mostró que las moléculas individuales se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares después de que chocan. Esto le da a los sitios reactivos tiempo para encontrarse y crear un enlace químico permanente. Incluso después de que se han unido, siguen siendo reactivos, permitiendo que más moléculas se "peguen" a lo que ahora es una partícula de hollín de rápido crecimiento.

Este descubrimiento podría resolver los problemas de los intentos anteriores de explicar la formación de hollín mediante una condensación física o una reacción química. De hecho, ambos son necesarios para explicar adecuadamente las reacciones rápidas y de alta temperatura.

Uno de los autores principales del artículo, Jacob Martín, dijo, "Si la concentración de estas especies es lo suficientemente alta en llamas, esta vía podría proporcionar una explicación para la rápida formación de hollín ".

Coautor Markus Kraft, del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de la Universidad de Cambridge, dijo, "El proyecto reunió modelos y experimentos computacionales de vanguardia para revelar una vía de reacción completamente nueva que potencialmente explica cómo se forma el hollín. Los científicos e ingenieros han estado trabajando para resolver este importante problema durante décadas".

Los investigadores esperan apuntar a estos sitios reactivos para ver si el proceso de formación de hollín se puede detener en seco. Una opción prometedora es la inyección de ozono en una llama, que ya se ha encontrado para eliminar eficazmente el hollín en algunos resultados preliminares en otros trabajos.

"Precursores de hollín aromático Diradical en llamas" se publica en Revista de la Sociedad Química Estadounidense .