Nowy aparat do badania roli aerozoli organicznych
Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne, aerozole organiczne odgrywają istotną rolę w procesach chemicznych i fizycznych zachodzących w atmosferze. Powstają zarówno w sposób naturalny, jak i sztuczny i pełnią rolę chmurowych lub lodowych jąder kondensacji oraz miejsc reakcji chemicznych zachodzących na granicy faz. Rozpraszają też i absorbują promieniowanie padające. Aerozole organiczne, choć tak ważne i powszechne w naszym środowisku, nie zostały dostatecznie poznane. W związku z tym powstał projekt BBOT (Characterizing the phase transitions of single organic aerosols in an optical trap), którego zadaniem było opracowanie nowego aparatu do badania zachowania aerozoli na poziomie pojedynczej cząsteczki (o wielkości od 600 do 5000 nm) oraz ich wpływu na szereg procesów atmosferycznych. Partnerzy projektu skonstruowali aparat, który można schłodzić do 228 K (-50°C), odtwarzając temperatury panujące w troposferze i stratosferze. Posłużył on do zbadania przemian fazowych aerozoli na poziomie pojedynczej cząsteczki, a jednym z jego elementów była pułapka optyczna, składająca się z dwóch przeciwbieżnych wiązek Bassela (CPBB) oraz elementu kontrolującego wilgotność względną (RH) i temperaturę. Przeprowadzono testy mające zweryfikować nową koncepcję, zamrażając przechłodzone substancje badane: wodę i węglowodory o długich łańcuchach. Naukowcy przeprowadzili pierwsze opisane badanie procesu zamrażania lewitujących w powietrzu pojedynczych submikronowych kropli przy użyciu technik pułapki optycznej, w tym kropli przechłodzonej wody o temperaturze 228 K. Partnerzy projektu zbadali również zachowanie kropli organicznego aerozolu (sacharoza) oraz warunki, w których dochodzi do zeszklenia aerozoli w temperaturze pokojowej. Nasze rozumienie zachowania aerozoli w atmosferze znacznie poprawiło się dzięki badaniom zamrażania długołańcuchowych węglowodorów alifatycznych oraz reakcji super lepkich aerozoli organicznych na zmiany wilgotności względnej otoczenia. Wyniki wskazują, że istnieje związek pomiędzy długością łańcucha i temperaturą, w jakiej zachodzi nukleacja. Wnioski z projektu BBOT pomogą w lepszym poznaniu pośredniego działania aerozoli oraz ich wpływu na globalne ocieplenie, dostarczając danych do opracowania dokładniejszych modeli klimatu i poprawiając tym samym ich zdolność predykcyjną. Wyniki posłużą również osobom odpowiedzialnym za tworzenie polityk naukowych.
Słowa kluczowe
Aerozole organiczne, BBOT, pułapka optyczna, przeciwbieżne wiązki Bessela, wilgotność względna, kontrola temperatury, zeszklenie, długołańcuchowe węglowodory alifatyczne, nukleacja
