Grâce à une technique avancée, des scientifiques du RIKEN Cluster for Pioneering Research ont démontré qu'une réaction chimique alimentée par la lumière a lieu dix mille fois plus rapidement à l'interface air-eau - ce que nous appelons généralement la surface de l'eau - que dans la majeure partie de l'eau, même lorsque la lumière a une énergie équivalente. Cette découverte pourrait nous aider à comprendre les nombreux processus chimiques et biologiques importants qui se déroulent à la surface de l'eau.

L'eau est le liquide le plus important dans la nature, et la recherche a montré qu'il y a en fait quelque chose de spécial à propos de l'interface. Pour des raisons mal comprises, il apparaît que certaines réactions chimiques ont lieu facilement lorsque les molécules sont en partie dans l'eau, mais pas quand ils sont complètement dissous.

Un problème qui entrave la compréhension est que la manière dont les réactions chimiques se déroulent réellement à l'interface n'est pas bien comprise. Pour enquêter sur cela, le groupe RIKEN a utilisé une technique avancée appelée spectroscopie vibrationnelle sélective d'interface à sensibilité de phase ultra-rapide. C'est une bouchée, mais essentiellement, cela signifie que vous pouvez obtenir un film à grande vitesse des molécules intermédiaires créées lorsqu'une réaction chimique a lieu à une interface. Dans ce cas, « haute vitesse » signifie environ une centaine de femtosecondes, ou moins d'un trillionième de seconde.

En utilisant la méthode, ils ont analysé la photoionisation du phénol, une réaction qui a été bien étudiée dans l'eau en vrac, utilisant des impulsions équivalentes à grande vitesse de lumière ultraviolette. Les expériences ont montré que la même réaction a eu lieu à l'interface mais qu'en raison de différences dans les conditions là-bas, la réaction a eu lieu environ dix mille fois plus vite.

Selon Satoshi Nihonyanagi, l'un des auteurs de l'étude, Publié dans Chimie de la nature , "C'était excitant de découvrir que la vitesse de réaction du phénol est si phénoménalement différente, mais en plus, notre méthode d'observation directe des réactions chimiques à la surface de l'eau en temps réel pourrait également être appliquée à d'autres réactions, et pourrait nous aider à mieux comprendre comment se déroulent les réactions dans cet environnement spécial."

Selon Tahei Tahara, le chef du groupe de recherche, "Le fait qu'il y ait un 10, La différence de 000 fois dans la vitesse de réaction d'une molécule organique basique telle que le phénol entre l'eau en vrac et la surface de l'eau est également très importante pour la chimie catalytique, le domaine d'étude qui vise à promouvoir et contrôler les réactions chimiques. En outre, l'eau dans la nature existe sous forme d'eau de mer, qui a des bulles et des aérosols, ayant ainsi une vaste superficie. Nos travaux pourraient nous aider à comprendre comment les molécules sont adsorbées à la surface de l'eau, conduisant à des réactions chimiques qui ont un impact énorme sur l'environnement mondial."