Chemie in Nanometerpartikeln: Einzigartige Brutstätte für Oligomere?

Description: Die Bildung neuer Partikel und ihr anschließendes Wachstum in der Troposphäre sind wichtige Prozesse, die die Zusammensetzung der Atmosphäre und den globalen Klimawandel beeinflussen. Nach der Entstehung der Nanopartikel durch Keimbildung wird ihr Wachstum von organischen Molekülen bestimmt. Zurzeit wird die Bildung der extrem geringflüchtigen Verbindungen, die für das Wachstum von Nanopartikeln benötigt werden, ausschließlich auf Basis von Gasphasenchemie diskutiert. Die Partikelembryonen selbst bieten jedoch eine einzigartige nanoskalige Umgebung, die chemische Reaktionen innerhalb der neu gebildeten kondensierten Phase beeinflussen können. Eine physikalisch-chemische Besonderheit von Nanometerpartikeln ist der zunehmende Innendruck (Laplace pressure). Da bindungsbildende chemische Reaktionen (z. B. Oligomerisierung) bei höheren Drücken begünstigt werden, gewinnen solche Reaktionen in kleinen Partikeln an Bedeutung. Daher könnten Partikelgrößen-abhängige chemische Reaktionen eine entscheidende Rolle im Lebenszyklus von atmosphärischen Aerosolen spielen, indem sie die Lücke zwischen der anfänglichen Bildung von Partikelembryonen und ihrem Wachstum in Größen schließen, in denen ihre Überlebenswahrscheinlichkeit größer wird und sie schließlich als Wolkenkondensationskeime dienen können. Obwohl motiviert durch atmosphärenchemische Fragestellungen, kann das erarbeitete Wissen über größenabhängige chemische Reaktionen auch zu einem besseren Verständnis von Gleichgewichtsreaktionen in organischen Nanoreaktoren führen sowie - in einem sehr allgemeinen Sinn - ebenfalls Beiträge zum Verständnis der Entstehung des Lebens liefern.

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Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bewölkung ? Atmosphärisches Aerosol ? Organische Chemie ? Chemie ? Embryo ? Gasförmiger Stoff ? Globale Erwärmung ? Brutgebiet ? Flockung ? Koagulation ? Reaktionsgleichgewicht ? Standortwahl ? Troposphäre ? Wolke ? Nanopartikel ? Atmosphärenchemie ? Chemische Reaktion ? Partikel ? Züchtung ? Oligomerisation ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2019-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Chemistry in Nanometer Particles: Unique breeding sites for oligomers?
  Description: Understanding new particle formation and their subsequent growth in the troposphere has a critical impact on our ability to predict atmospheric composition and global climate change. After nanometer particles are formed by nucleation, their growth is governed by organic molecules. Today the formation of the extremely low volatile compounds needed to grow nanometer particles is discussed exclusively based on gas phase chemistry. However, the particle embryos itself offer a unique nanoscale chemical environment influencing chemical reactions within the newly formed condensed phase. One physicochemical peculiarity of smaller particles is the increasing internal pressure (Laplace pressure). Since bond-forming chemical reactions (e.g. oligomerization) are favored at higher pressures, such reactions gain importance in the smallest particles, so exactly those particles that need matter for growth to not get lost by coagulation. Therefore, particle size-dependent chemical reactions can play a decisive role in the lifecycle of atmospheric aerosols, bridging the gap between the initial formation of particle embryos and their growth into sizes where their survival probability is larger and on which cloud droplets may eventually form. Although motivated from atmospheric chemistry, the acquired knowledge about particle size-dependent chemistry will also result in a better understanding of equilibrium reactions in organic nanoreactors, an emerging research field in synthetic organic chemistry, and in a very general sense might as well deliver contributions to understand the origin of life. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1118500

Status

Aktiv

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