Új lehetőségek az atomos oxigén kémiájában
Az atomos oxigén rendkívül erős oxidáló képessége miatt jelentős potenciált kínál az orvoslásban, a tudományos kutatásban és az ipari kémiában. Mindezek az alkalmazások azonban megkövetelik, hogy pontosan értsük az atomos oxigén viselkedését vizes környezetben. A kutatók eddig csak találgatni tudtak a reakciósebességekről és az oxigénatomok mozgásának mikéntjéről vízben, mivel a koncentráció mérésére irányuló kísérletek rendre kudarcot vallottak: a hagyományos kémiai szondák vagy lebomlottak az erős oxidáló környezetben, vagy más reakcióba léptek, és melléktermékeket képeztek.
Lézeres áttörés a láthatatlanban
Az áttörést a kétfotonos abszorpciós lézerindukált fluoreszcencia (TALIF) hozta meg, amely már ismert volt reaktív gázfázisú atomok mérésében. Az eljárás lényege, hogy egy rendkívül rövid, 225,7 nm-es hullámhosszra hangolt lézervillanás egyszerre két fotont juttat az oxigénatomhoz, amely így egy magasabb, gerjesztett állapotba kerül. Ebből az állapotból visszatérve 844,6 nm-es fény formájában energiát ad le—ezt a kamera rögzíti, így mérhető az atomos oxigén mennyisége.
Az eddigi kudarcok oka az volt, hogy a vízmolekulák túl gyorsan eloltották az atomok által kibocsátott fényt. A most alkalmazott ultragyors femtoszekundumos lézerrel azonban sikerült annyi energiát közölni, hogy még a víz „elnyelő” hatása előtt felvillanjon az oxigénatom. A mért értékeket ezután xenonszignálhoz kalibrálták, valamint számítógépes szimulációval becsülték meg, hogy milyen gyakran ütköznek a gerjesztett atomok a vízmolekulákkal. Mindez alapján a vízfelszín közelében az oldott atomos oxigén koncentrációját 10^16 cm−3-re becsülték.
A történet itt még nem ér véget
Az eredmények azt mutatják, hogy az oxigénatomok a vízben sokkal stabilabbak és mozgékonyabbak, mint eddig gondolták. Ezután alapjaiban kell újragondolni, miként viselkedik az oxigén az élő rendszerekben vagy a kémiai folyamatok során—hiszen a válasz meglepő lehet.
