La plus simple des molécules organiques a une relation beaucoup plus complexe avec l'oxygène qu'on ne le pensait auparavant. Des chercheurs de la KAUST et leurs collaborateurs internationaux ont montré que les alcanes participent largement aux réactions d'auto-oxydation avec les molécules d'oxygène. La découverte, qui renverse la sagesse chimique actuelle, a des implications pour la prévision de la qualité de l'air et la combustion efficace du carburant dans les moteurs.

L'oxydation est un processus chimique dans lequel les molécules d'oxygène s'ajoutent rapidement et séquentiellement aux molécules organiques dans une réaction radicalaire en chaîne. Le processus est essentiel pour la synchronisation de la combustion du carburant dans les moteurs et constitue une étape clé dans la conversion atmosphérique des molécules organiques volatiles en matière particulaire.

"Les connaissances conventionnelles suggèrent que l'auto-oxydation atmosphérique nécessite des molécules précurseurs avec des caractéristiques telles que des doubles liaisons ou des fragments contenant de l'oxygène, " dit Zhandong Wang, maintenant professeur à l'Université des sciences et technologies de Chine, anciennement chercheur scientifique avec Mani Sarathy à KAUST. Les alcanes, le principal composant des carburants des moteurs à combustion et une classe importante de gaz traces urbains, n'ont pas ces caractéristiques structurelles. "On pensait que les alcanes n'avaient qu'une sensibilité mineure à une auto-oxydation étendue, " dit Wang.

Pour renverser cette hypothèse, Sarathy, Wang et ses collègues ont montré que les alcanes subissent une auto-oxydation poussée dans les conditions de combustion à haute pression. L'équipe a ensuite entrepris d'explorer la possibilité que l'autooxydation des alcanes se produise également dans des conditions atmosphériques.

« En 2016, nous avons collaboré avec des chercheurs de l'Université d'Helsinki pour remporter une bourse de recherche compétitive KAUST, " dit Wang. " C'était le début de ce travail. "

L'équipe a utilisé une technique analytique de pointe, appelé spectrométrie de masse à temps de vol à interface pression atmosphérique à ionisation chimique, pour détecter les produits de l'autooxydation des alcanes atmosphériques. "Étonnamment, le rendement en molécules organiques hautement oxygénées contenant six atomes d'oxygène ou plus était beaucoup plus élevé que prévu, " dit Wang.

Dans des conditions de combustion, l'équipe a également observé des alcanes qui avaient subi jusqu'à cinq O séquentiels 2 ajouts, significativement plus élevé que les trois additions qu'ils ont observées précédemment.

"Ces résultats enrichissent notre compréhension des processus d'autoxydation et nous permettront de mieux effectuer des simulations prédictives des moteurs à combustion et des processus atmosphériques qui ont un impact sur la qualité de l'air et le climat, " dit Sarathy.

"Nous travaillons maintenant avec le ministère de la Santé, Sécurité et environnement à KAUST pour mieux comprendre les processus chimiques atmosphériques à l'aide de mesures du monde réel." ajoute-t-il. "En utilisant les données acquises à la station de surveillance basée à KAUST, nous essayons de démêler des processus chimiques atmosphériques complexes dans la région occidentale de l'Arabie saoudite. »

L'étude est publiée dans Chimie des communications .