臺大化學系與中研院合聘教授林志民領導跨國團隊突破研究捕捉大氣活潑分子榮登Science期刊

  

   大氣中一種名為「克里奇中間體」 (Criegee Intermediates,簡稱 CIs,化學式 R2COO,R 為氫原子或烷基) 的活潑分子是大氣化學中的關鍵角色,更與大氣中的酸雨、懸浮微粒現象息息相關。然而由於 CIs 壽命十分短暫,很難捕捉或偵測,學界對此快閃神秘分子向來瞭解甚少。一組非常年輕的台灣研究團隊在中研院原子與分子科學研究所與本校化學系合聘林志民教授的領導下,日前成功突破以往只能在低壓力狀態下偵測 CIs 的限制,將 CIs 的研究條件拉到接近大氣壓力,並成功測量 CIs 與水分子的關鍵化學反應,對於理解CIs在實際大氣條件下的化學反應,向前邁進一大步。國際頂尖專業期刊「科學」(Science) 已接受這篇論文,並於 2015 年 1 月 1 日「科學快訊」(Science Express) 網站優先刊登這項研究成果。

   研究團隊表示,「克里奇中間體」(CIs) 是非常活潑的強氧化劑,它可以輕易氧化二氧化硫、二氧化氮等大氣關鍵物種,進而影響酸雨或懸浮微粒的形成。CIs 具有非常強的反應性,而且變化之快速,令人咋舌。例如,在相對溼度 50% 的狀態下,CIs 在約千分之一秒內,就可能與水結合反應。近年來各國學者莫不努力研究 CIs 的各種物理、化學性質。但受限於研究方法,直接量測 CIs 的研究,皆只能在低壓下(小於 0.1 大氣壓)進行,與實際大氣的條件並不相似。

  林志民實驗室以紫外吸收光譜的方法,配合自行研發的創新技術,直接偵測最簡單一款的 CI (也就是 CH2OO) 的濃度,成功突破以往歐美團隊必須在小於 0.1 大氣壓下做測量的限制,一舉提升壓力限制 10 倍以上。該研究團隊在不同溼度的條件下,測量 CH2OO 的存活時間,結果發現一個十分有趣的現象:那就是 CH2OO 與水分子的化學反應,需要另一個水分子來催化。也就是說,1 個水分子無法作用,必須2個水分子像接力一樣傳遞氫原子,始與 CH2OO 反應。並且在一般的溼度下,這個化學反應其實非常快,遠快於其他 CH2OO 與二氧化硫或與二氧化氮的反應,為大氣中 CH2OO 主要進行的過程。如此一來,CH2OO 與二氧化硫或與二氧化氮的反應機會將大幅降低。這項新穎且確切的結果,對於大氣化學等相關範疇提供重要的研究基礎知識。

 

  林志民教授表示,此次研究團隊成員十分年輕,未來潛力無窮。第一作者趙?係國立臺灣大學化學系四年級學生,自去年暑假起參與科技部大專學生研究計畫,主導此論文之實驗部分。第二作者謝郡庭現為美國史丹佛大學二年級學生,因高中時參加林志民博士主辦的科學營之緣,去年利用暑假回台灣參與研究。第三作者張俊宏為國立清華大學物理學系碩士,目前任研究助理擬申請博士班深造。2009 年 5 月林志民教授亦曾與中研院李遠哲前院長合作,於「科學」(Science) 期刊發表一篇論文,釐清臭氧層遭人類破壞的方式,平息學術重大爭議,受到國際矚目。

  此次發表的論文題目為「最簡單的 Criegee 中間體與水蒸氣反應的直接化學動力學測量」,參考網站。

 

資料來源:(臺大校訊)

http://host.cc.ntu.edu.tw/sec/schinfo/schinfo_asp/images/schinfo/1207_2.jpg