Forscher um Prof. Zhang Weijun vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen praktikablen Ansatz für den schnellen Nachweis von Hydroxylradikalen vorgeschlagen.
Basierend auf dieser Technologie wurde ein neues Gerät namens Frequency-modulated Faraday Rotation (FM-FRS) Spektrometer entwickelt, das OH-Radikale mit hoher Präzision nachweisen kann. Die Studie wurde veröffentlicht in Optik-Express.
Hydroxylradikale (OH) sind wichtige aktive Oxidationsmittel in der Atmosphäre und wichtige Reaktionsketteninitiatoren bei der Oxidation der meisten Verbindungen. Um ihre Reaktionsprozesse und Mechanismen im Detail zu untersuchen, müssen sie direkt in „Echtzeit“ gemessen werden, also auf der Zeitskala ihrer tatsächlichen Existenz untersucht werden. Daher müssen Nachweistechniken in der Lage sein, auf schnelle Änderungen der Konzentration und Lebensdauer von OH-Radikalen zu reagieren.
Um dieses Problem anzugehen, entwickelten die Forscher das FM-FRS-Spektrometer zur hochempfindlichen und schnellen Messung von OH-Radikalen, das sich durch eine große Messbandbreite, hohe Empfindlichkeit und gute Selektivität auszeichnet und sich besonders für kinetische Studien kurzlebiger Zwischenprodukte eignet Radikale.
„Wir verwendeten einen speziellen Laserstrahl, der mit einer sehr hohen Frequenz moduliert wird, bis zu 150 Millionen Mal pro Sekunde“, sagte Cheng Feihu, ein Mitglied des Teams.
Die Forscher nutzten die spektroskopische Technik, um das zeitaufgelöste Spektralsignal des OH-Radikals nahe 2,8 μm zu messen. Die Nachweisgrenze für OH erreichte 6,8×108 Moleküle/cm3 (1σ, 0,2 ms) nach Mittelung über drei Impulse und sank nach 100 Ereignisintegrationen auf 8,0×107 Moleküle/cm3, was im Allgemeinen mit dem Trend der Systemleistung in übereinstimmte die Grenze für weißes Rauschen.
Diese Arbeit bietet ein neues und alternatives Werkzeug zur Untersuchung der Radikaldynamik, nicht nur für OH-Radikale, sondern auch für andere paramagnetische transiente Moleküle.
Mehr Informationen:
Feihu Cheng et al., Hochbandbreites frequenzmoduliertes Faraday-Rotationsspektrometer im mittleren Infrarotbereich zur zeitaufgelösten Messung des OH-Radikals, Optik-Express (2023). DOI: 10.1364/OE.493270