Da superfície açoitada pelo vento do oceano aberto, a trilhões de pequenas gotas de água nas nuvens, a interface ar-água - a pele da água - é o local para processos naturais cruciais, incluindo troca oceano-atmosfera e acidificação das nuvens. A interface ar-água foi mesmo postulada como o berço da vida. Contudo, fatores como o tamanho do subnanômetro e a natureza dinâmica, tornar a investigação de wanter interfacial uma tarefa assustadora.

Nos últimos anos, pesquisadores investigaram a interface ar-água usando eletrosprays de água:sprays finos produzidos pela aplicação de mais de 5000 V em soluções de água que passam por um capilar metálico. Tradicionalmente, eletrosprays têm sido usados ​​para estudar íons na fase gasosa. Usando eletrosprays, pesquisadores sugeriram que a superfície da água levemente ácida se comporta como um superácido altamente reativo. Mas o debate permanece se a interface ar-água em pH ameno pode realmente se comportar como um superácido.

Agora, Os pesquisadores da KAUST liderados por Himanshu Mishra empregaram técnicas complementares para separar os efeitos puramente interfaciais dos efeitos específicos do eletrospray.

Os pesquisadores investigaram a reatividade do isopreno - uma molécula volátil liberada por plantas sob estresse térmico - na interface da água. "Comparamos dois cenários:eletrosprays de água interagindo com o gás isopreno e misturas vigorosamente agitadas de água e isopreno em frascos fechados, "explica Adair Gallo Jr., um Ph.D. aluno da equipe de Mishra e principal autor do estudo.

A equipe buscou a formação de cadeias curtas de isopreno chamadas oligômeros. "Curiosamente, oligômeros de isopreno formados espontaneamente em eletrosprays, sob condições ácidas e básicas, e mesmo na ausência de água, "Gallo diz. Nenhum produto de oligomerização foi detectado quando a água acidificada foi vigorosamente agitada com isopreno por horas. Mas quando a mesma fase orgânica foi submetida a eletropulverização, oligômeros formados. Os achados demonstram inequivocamente que a oligomerização ocorreu exclusivamente em eletrosprays.

Simulações de computador realizadas por Adriano Sanchez, um pós-doutorado na equipe de Mishra, deu uma visão em escala molecular dos resultados. "Descobrimos que a formação de oligômeros só era possível em aglomerados de fase gasosa compreendendo não mais do que três moléculas de água e um próton em excesso, "Sanchez diz.

Coletivamente, os resultados da equipe demonstraram que os eletrosprays apresentam vias de fase gasosa altamente energéticas para que ocorram reações químicas que são impossíveis em interfaces naturais de ar-água. "Eletrosprays devem, portanto, ser complementados com técnicas específicas de superfície e simulações de computador para evitar conclusões incorretas ao estudar processos interfaciais, "Mishra diz." Tenho pensado sobre este problema por mais de seis anos, e agora, obrigado a minha equipe, conseguimos separar efeitos puramente interfaciais de artefatos ", diz Mishra. Esta contribuição aparecerá na capa da revista Ciência Química .