先進的激光技術(shù)使研究人員能夠?qū)崟r觀察到污染物分解為大氣中的亞硝酸，這在臭氧和光化學煙霧的形成中起著關(guān)鍵作用。北海道大學研究人員在《物理化學快報》上描述的這項技術(shù)可以廣泛地應用。

硝基酚是在大氣中發(fā)現(xiàn)的一種細顆粒物，是化石燃料燃燒和森林大火形成的。假設(shè)光與硝基酚相互作用并分解為亞硝酸; 已知大氣中的亞硝酸會產(chǎn)生負責臭氧形成的羥基自由基。過多的臭氧和氮氧化物會導致形成稱為光化學煙霧的大氣霧霾，這可能會導致呼吸系統(tǒng)疾病。迄今為止，還沒有證據(jù)表明硝基酚會被陽光分解為亞硝酸。

北海道大學應用物理學家Taka Sekikawa及其同事開發(fā)了一種新的探測技術(shù)來實時觀察該過程。然后，他們將測量結(jié)果與理論量子化學計算進行了比較。

關(guān)川說：“我們的研究表明陽光照射鄰硝基苯酚是大氣中亞硝酸產(chǎn)生的直接原因之一。”

該團隊開發(fā)了一種先進的激光技術(shù)，該技術(shù)包括用400納米波長的激光激發(fā)硝基苯酚，然后在其上發(fā)出非常短，非?？斓淖贤饩€脈沖，以觀察會發(fā)生什么。具體來說，他們使用的是極短波長的極紫外光，其飛秒級的發(fā)光時間為十億分之一秒。整個過程測量隨著硝基酚化合物的分解而發(fā)生的能態(tài)和分子變化。

在大氣中，日光分解硝基酚形成亞硝酸(HONO)，導致光化學煙霧。圖片來源：香川太郎

科學家發(fā)現(xiàn)，硝基苯酚首先被光激發(fā)后，亞硝酸開始形成374飛秒。分解過程涉及通過光照射使硝基苯酚分子的形狀變形并改變其能量狀態(tài)，最終導致亞硝酸的形成。

Sekikawa說：“使用極紫外光的光電子能譜作為測量化學反應的方法有望得到廣泛的應用。” “例如，它可以用來了解紫外線在分子水平上滅活病毒的機理，以及了解大氣中發(fā)生的其他化學反應。

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