Un caché, La danse moléculaire récemment découverte pourrait détenir la réponse au problème de la pollution par la suie.

La pollution par la suie provoque des cancers et des caillots sanguins, ainsi que l'affaiblissement du système immunitaire contre les virus respiratoires. L'atmosphère et les glaciers sont également recouverts de suie, entraînant un réchauffement global et une perte de glace accrue. Étonnamment, la façon dont les particules de suie se forment est encore inconnue, mais est une préoccupation urgente

La raison de ce mystère de longue date est due à l'environnement extrême dans lequel la suie se forme, la rapidité des réactions et la collection complexe de molécules présentes dans la flamme. Tous ces éléments obscurcissent la voie vers la formation de suie.

Une équipe internationale du Royaume-Uni, Singapour, La Suisse et l'Italie ont maintenant utilisé deux microscopes pour révéler les molécules et les réactions qui se déroulent dans une flamme. Le premier microscope fonctionne au toucher, sentir l'arrangement des atomes dans les molécules de suie. Ces cartes tactiles fournissent la première image de la forme moléculaire du fil de poulet de la suie. La chimie quantique a ensuite été utilisée pour montrer que l'une des molécules était un diradical réactif. Un diradical est un type de molécule avec deux sites réactifs, lui permettant de subir une succession de réactions en chaîne.

Le second microscope est entièrement virtuel et montre la réaction entre les diradicaux. La mécanique quantique a guidé un superordinateur pour faire entrer en collision les molécules de manière virtuelle et réaliste et révéler la danse moléculaire au ralenti.

Cette simulation a montré que les molécules individuelles sont maintenues ensemble par des forces intermoléculaires après leur collision. Cela donne aux sites réactifs le temps de se trouver et de créer une liaison chimique permanente. Même après s'être liés, ils restent réactifs, permettant à plus de molécules de « coller » à ce qui est maintenant une particule de suie à croissance rapide.

Cette découverte pourrait résoudre les problèmes des tentatives précédentes pour expliquer la formation de suie via une condensation physique ou une réaction chimique. En réalité, les deux sont nécessaires pour expliquer adéquatement les réactions rapides et à haute température.

L'un des principaux auteurs de l'article, Jacob Martin, mentionné, « Si la concentration de ces espèces est suffisamment élevée dans les flammes, cette voie pourrait fournir une explication à la formation rapide de suie."

Co-auteur Markus Kraft, du Département de génie chimique et de biotechnologie de l'Université de Cambridge, mentionné, « Le projet a réuni une modélisation informatique et des expériences de pointe pour révéler une toute nouvelle voie de réaction qui explique potentiellement la formation de la suie. Les scientifiques et les ingénieurs travaillent à la résolution de cet important problème depuis des décennies.

Les chercheurs espèrent cibler ces sites réactifs pour voir si le processus de formation de suie peut être stoppé net. Une option prometteuse est l'injection d'ozone dans une flamme, qui a déjà été trouvé pour éliminer efficacement la suie dans certains résultats préliminaires dans d'autres travaux.

"Diradical aromatic suie précurseurs in flames" est publié dans Journal de l'American Chemical Society .