可以消除烟尘污染的分子舞蹈

一种隐藏的、新发现的分子舞蹈可以解决烟尘污染问题。

烟尘污染会导致癌症和血栓，并削弱对呼吸道病毒的免疫系统。大气和冰川也被烟尘覆盖，导致全球变暖和冰损失增加。令人惊讶的是，煤烟颗粒的形成方式仍然未知，但却是一个紧迫的问题

这个长期存在的谜团的原因是由于形成烟灰的极端环境、反应速度快以及火焰中分子的复杂集合。所有这些都掩盖了烟尘形成的途径。

来自英国、新加坡、瑞士和的一个国际团队现在使用两台显微镜来揭示在火焰中发生的分子和反应。第一台显微镜通过触摸操作，感觉烟灰分子中原子的排列。这些触觉地图提供了煤烟分子鸡丝形状的第一张图片。然后使用量子化学证明其中一个分子是反应性双自由基。双自由基是一种具有两个反应位点的分子，可以进行一系列的链式反应。

第二个显微镜是完全虚拟的，显示了双自由基之间的反应。量子力学引导一台超级计算机虚拟现实地将分子碰撞在一起，并以慢动作揭示分子的舞蹈。

该模拟表明，单个分子在碰撞后通过分子间力保持在一起。这使反应位点有时间找到彼此并建立永久的化学键。即使在它们结合之后，它们仍然具有反应性，允许更多的分子“粘”在现在快速增长的烟灰颗粒上。

这一发现可以解决之前试图通过物理冷凝或化学反应来解释烟灰形成的问题。事实上，两者都需要充分解释快速和高温反应。

该论文的主要作者之一雅各布·马丁说：“如果这些物种在火焰中的浓度足够高，那么这条途径可以解释烟灰的快速形成。”

剑桥大学化学工程和生物技术系的共同作者 Markus Kraft 说：“该项目汇集了尖端的计算模型和实验，揭示了一种全新的反应途径，这可能解释烟尘的形成方式。科学家和工程师几十年来一直致力于解决这个重要问题。”

研究人员希望以这些反应位点为目标，看看是否可以在其轨道上停止烟尘形成过程。一种有前景的选择是将臭氧注入火焰中，在其他工作的一些初步结果中已经发现这种方法可以有效消除烟尘。

“火焰中的双自由基芳香烟灰前体”发表在化学学会杂志上。

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