Uma técnica avançada de laser permitiu que os pesquisadores observassem, em tempo real, a decomposição de um poluente em ácido nitroso atmosférico, que desempenha um papel fundamental na formação de ozônio e poluição fotoquímica. A tecnica, descrito por pesquisadores da Universidade de Hokkaido em The Journal of Physical Chemistry Letters , pode ser usado em uma ampla gama de aplicações.

Os nitrofenóis são um tipo de material particulado fino encontrado na atmosfera que se forma como resultado da combustão de combustível fóssil e de incêndios florestais. A hipótese é que a luz interage com os nitrofenóis e os decompõe em ácido nitroso; o ácido nitroso atmosférico é conhecido por gerar os radicais hidroxila responsáveis ​​pela formação de ozônio. Muito ozônio e óxidos de nitrogênio levam à formação de uma névoa atmosférica chamada smog fotoquímica, que pode causar doenças respiratórias. Até agora, não houve evidência da decomposição do nitrofenol em ácido nitroso pela luz solar.

O físico aplicado da Universidade de Hokkaido Taro Sekikawa e colegas desenvolveram uma nova técnica de sondagem para observar o processo em tempo real. Eles então compararam suas medições com cálculos teóricos da química quântica.

"Nosso estudo mostrou que a irradiação de o-nitrofenol com a luz solar é uma das causas diretas da produção de ácido nitroso na atmosfera, "diz Sekikawa.

A equipe desenvolveu uma técnica de laser avançada que envolve a excitação do nitrofenol com uma luz de laser de comprimento de onda de 400 nanômetros e, em seguida, um brilho muito curto, pulsos muito rápidos de luz ultravioleta sobre ele para ver o que acontece. Especificamente, eles usaram luz ultravioleta extrema, que tem comprimentos de onda muito curtos, brilhou em femtossegundos, que duram um milionésimo de um bilionésimo de segundo. Todo o processo mede os estados de energia e as mudanças moleculares que ocorrem à medida que o composto de nitrofenol se decompõe ao longo do tempo.

Os cientistas descobriram que o ácido nitroso começa a formar 374 femtossegundos depois que o nitrofenol é excitado pela primeira vez pela luz. O processo de decomposição envolve a distorção da forma da molécula de nitrofenol pela irradiação de luz e mudanças em seus estados de energia, em última análise, levando à formação de ácido nitroso.

"Espera-se que a espectroscopia de fotoelétrons com luz ultravioleta extrema tenha uma ampla gama de aplicações como método de medição de reações químicas, "diz Sekikawa." Poderia ser usado, por exemplo, para entender o mecanismo pelo qual os raios ultravioleta inativam os vírus a nível molecular, e entender outras reações químicas que ocorrem na atmosfera.