Le frais, Le parfum incomparable d'une forêt de pins provient d'un mélange de produits chimiques produits par ses arbres. Les chercheurs ont maintenant, pour la première fois, déterminé avec précision la structure chimique d'un de ces composés dans sa phase gazeuse, une molécule appelée alpha-pinène, qui est également produit par les forêts tropicales. La nouvelle analyse peut aider les scientifiques à mieux détecter et comprendre comment l'alpha-pinène - et potentiellement d'autres molécules similaires - réagissent avec d'autres gaz dans l'atmosphère, un processus qui produit des polluants et des particules appelés aérosols qui affectent la santé et le climat.

"Ce que vous sentez dans la forêt, ce sont des molécules organiques volatiles biogéniques émises dans l'atmosphère, " dit Thérèse Huet, un physicien à l'Université de Lille en France. Elle et ses collègues décrivent leur analyse de cette semaine dans Le Journal de Physique Chimique . Déterminer la structure de ces molécules, elle a dit, « ouvre la voie à une future détection spectroscopique et à une modélisation de la chimie atmosphérique ».

Parmi les molécules organiques volatiles biogéniques se trouve une classe de composés appelés monoterpènes, qui réagissent avec l'ozone, radicaux hydroxyles, oxydes d'azote, et d'autres gaz dans l'atmosphère. Ces réactions créent des polluants et des aérosols, lequel, par exemple, peut semer la condensation de plus de nuages ​​et aider à refroidir le climat. Le principal monoterpène est l'alpha-pinène, dont les forêts libèrent environ 50 000 milliards de grammes chaque année dans la couche la plus basse de l'atmosphère, la troposphère.

Pour prédire avec précision comment l'alpha-pinène réagit dans la troposphère, et donc comment cela affecte le climat et la qualité de l'air, les chercheurs ont besoin d'une compréhension détaillée de sa structure moléculaire. L'alpha-pinène dans sa phase solide a une structure bicylique ou bicyclique déjà déterminée. Dans la troposphère, cependant, l'alpha-pinène est un gaz et s'avère avoir des changements de structure notables dus aux forces exercées par la structure cristalline.

Étant donné que l'alpha-pinène n'existe en phase gazeuse qu'à de faibles concentrations, nécessitant des techniques expérimentales très sensibles, personne n'avait auparavant identifié sa structure en phase gazeuse. "Jusqu'à maintenant, la détermination de la structure de molécules complexes telles que les monoterpènes n'était possible que dans la phase condensée, " dit Huet.

Le laboratoire de Huet a développé des méthodes suffisamment sensibles pour déterminer la structure des gaz monoterpènes.

Les chercheurs ont identifié des paramètres quantiques appelés constantes de rotation qui décrivent le mieux les données sans hypothèses structurelles. Ils ont répété cette analyse pour toutes les versions isotopiques naturelles de l'alpha-pinène, dans lequel les isotopes du carbone-13 remplacent les différents isotopes du carbone-12 dans la molécule. Cet ensemble de constantes de rotation décrit la structure complète du gaz alpha-pinène.

Leur technique, Huet a dit, peut également être utilisé pour d'autres monoterpènes. Maintenant que les chercheurs ont la structure de l'alpha-pinène, ils sont mieux à même de modéliser les premières étapes de la formation d'aérosols naturels dans l'atmosphère.