Los investigadores de ETH Zurich llevaron a cabo un experimento para investigar los pasos iniciales en la formación de aerosoles. Sus hallazgos ahora están ayudando a los esfuerzos para comprender y modelar mejor ese proceso, por ejemplo, la formación de nubes en la atmósfera.

Los aerosoles son suspensiones de finas partículas sólidas o gotitas de líquido en un gas. Nubes por ejemplo, son aerosoles porque consisten en gotas de agua dispersas en el aire. Estas gotas se producen en un proceso de dos pasos:primero, se forma un núcleo de condensación, y luego las moléculas volátiles se condensan en este núcleo, produciendo una gota. Los núcleos suelen estar formados por moléculas diferentes a las que se condensan en ellos. En el caso de las nubes, los núcleos suelen contener ácidos sulfúricos y sustancias orgánicas. El vapor de agua de la atmósfera se condensa posteriormente en estos núcleos.

Científicos dirigidos por Ruth Signorell, Profesor del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas, ahora han adquirido nuevos conocimientos sobre el primer paso de la formación de aerosoles, nucleación. "Las observaciones han demostrado que los componentes volátiles también pueden influir en el proceso de nucleación, "Signorell dice, "pero lo que no estaba claro era cómo estaba sucediendo esto a nivel molecular". Anteriormente, era imposible observar los componentes volátiles durante la nucleación en un entorno experimental. Incluso en un famoso experimento del CERN sobre la formación de nubes, ciertos componentes volátiles no se pudieron detectar directamente.

Componentes volátiles detectados por primera vez

Los investigadores de ETH desarrollaron un experimento dirigido a los primeros microsegundos del proceso de nucleación. En el experimento, las partículas formadas permanecen intactas durante este tiempo y pueden detectarse mediante espectrometría de masas. Los científicos observaron la nucleación en varias mezclas de gases que contienen CO ₂ y por primera vez también pudieron detectar los componentes volátiles; en este caso, El co ₂ . Los investigadores pudieron demostrar que los componentes volátiles eran esenciales para la formación de núcleos y también aceleraron este proceso.

Un análisis de los datos experimentales reveló que esta aceleración es el resultado de los componentes volátiles que catalizan la nucleación de otros, componentes menos volátiles. Hacen esto formando de corta duración, agregados moleculares heterogéneos, conocidos como complejos de chaperones. "Dado que la temperatura determina la volatilidad de los componentes del gas, también juega un papel decisivo en estos procesos, "Explica Signorell.

Una de las razones por las que los resultados de la nueva investigación son interesantes es que mejoran la comprensión de la nucleación, sus mecanismos moleculares y su velocidad, con el fin de contabilizarlo adecuadamente en modelos para, decir, formación de nubes en la atmósfera. Además, Los resultados deberían ayudar a mejorar la eficiencia de los procesos técnicos para producir aerosoles, como el uso de enfriamiento rápido para capturar CO ₂ de gas natural.