Invisível ao olho humano, interações moleculares entre gases e líquidos sustentam grande parte de nossas vidas, incluindo a absorção de moléculas de oxigênio em nossos pulmões, muitos processos industriais e a conversão de compostos orgânicos em nossa atmosfera. Mas as dificuldades em medir as colisões gás-líquido impediram até agora a exploração fundamental desses processos.

Kenneth McKendrick e Matthew Costen, ambos na Heriot-Watt University, em Edimburgo, REINO UNIDO., espero que sua nova técnica de permitir a visualização de moléculas de gás ricocheteando em uma superfície de líquido ajude os cientistas do clima a melhorar seus modelos atmosféricos preditivos. A técnica é descrita em The Journal of Chemical Physics , da AIP Publishing.

"A molécula de interesse em nosso estudo, o radical hidroxila, é um fragmento instável de uma molécula que afeta todo o entendimento da química atmosférica e coisas que genuinamente afetam o clima, "disse McKendrick." Algumas dessas importantes reações OH ocorrem na superfície das gotículas de líquido, mas não podemos ver as interações de superfície diretamente, então medimos as características das moléculas dispersas de filmes em tempo real para inferir o que aconteceu durante seu encontro com o líquido. "

Folhas de laser são a chave para a técnica, induzindo um sinal fluorescente de curta duração de cada molécula à medida que passa por pulsos de 10 nanossegundos. A fluorescência induzida por laser não é nova em si, mas esta foi a primeira vez que as folhas de laser foram aplicadas ao espalhamento de uma superfície no vácuo sem outras moléculas presentes para interferir com o espalhamento do feixe molecular. Isso permitiu que a equipe de McKendrick capturasse quadros individuais do movimento molecular, do feixe molecular à superfície do líquido e espalhamento, que foram compilados em filmes.

Ao contrário dos métodos anteriores de captura de interações gás-líquido, todas as características necessárias para entender a interação - velocidade, ângulo de dispersão, rotação, etc. - são capturados nos filmes simples que McKendrick descreve como "intuitivos". Ao observar as tiras de filme molecular, A equipe de McKendrick observou moléculas espalhadas em uma ampla gama de ângulos, semelhante a uma bola quicando em todas as direções quando lançada em uma superfície irregular. Esta simples observação provou diretamente que a superfície dos líquidos não é plana.

"Quando você chega ao nível molecular, a superfície desses líquidos é muito áspera, tanto que você mal consegue dizer a diferença entre a distribuição das moléculas quando dirigidas verticalmente para baixo na superfície ou quando em um ângulo de 45 graus. Esta descoberta é importante para compreender as chances de diferentes processos moleculares acontecerem na superfície do líquido, "disse McKendrick.

Conforme eles aprimoram sua técnica, A equipe de McKendrick espera coletar informações mais refinadas de líquidos atmosféricos relevantes. Mas McKendrick aponta que a técnica não se limita ao campo da ciência atmosférica e é provável que em breve seja aplicada para compreender as interações gás-sólido que ocorrem em processos como a conversão catalítica de gases em motores de automóveis.