Newswise — 研究人员对碳氢化合物分解过程中形成的关键中间产物进行了有史以来最直接的观察，这对于理解气候变化和燃烧很重要。
多年来，化学家们知道必须存在一类对理解气候变化和燃烧化学都很重要的特定分子。但他们无法追捕它并研究它。到目前为止。
在发表在《科学》杂志上的一篇论文中，美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室和宾夕法尼亚大学的研究人员报告说，他们首次直接观察并研究了此类分子的原型版本。它的官方化学名称是以碳为中心的氢过氧烷基。化学家通常只称其为QOOH。它是对气候变化模型和更高效内燃机设计很重要的反应过程中的中间产物。
“这种中间产品是一种控制各种后续步骤的开关站，这些步骤对于这种化学物质的传播非常重要。”— Marsha I. Lester，宾夕法尼亚大学 Christopher H. Browne 化学杰出教授
这项研究的结果有助于设计效率更高、污染更低的发动机，并有助于更好地了解污染排放物在大气中发生的氧化反应。它们甚至适用于了解世界范围内发生的天然挥发性有机化合物的大气反应。
虽然QOOH已被假设多年，但由于它会迅速降解，因此很难直接观察到。“这中间产品为开关站控制作为此化学的传播非常重要的各种后续步骤，”玛莎·I·莱斯特，克里斯托弗·H·布朗在美国宾夕法尼亚大学化学特聘教授说。“但原型QOOH中间体没有被直接观测到，所以有关键部分缺失有关的化学反应的这个网络是如何发生的。”
所述QOOH分子是挥发性有机化合物的反应的中间产物。它们通常由树木和工业过程排放，是汽油燃料的关键成分。这些化合物也会通过使用家用产品甚至建筑材料排放到环境中。
挥发性有机化合物与氧气在低温下反应的类似途径发生在燃烧和大气中。该QOOH分子是这一氧化过程是否发生。
“在QOOH分裂成更小的分子或氧气与QOOH反应之间总是存在竞争，”化学科学与工程部阿贡杰出研究员 Stephen Klippenstein 解释说。“理解竞争是很大的大气和燃烧化学会发生什么至关重要。”
该团队首先分离并探测了这个难以捉摸的原型分子。虽然早期的实验研究仅观察到氧化反应的最终产物，但目前的研究最终观察到了这一关键的中间产物。
该团队还确定了QOOH寿命和衰减率如何随其能量变化。“我们一直在做这些量的预测几年了，但不知道好，他们是如何，” Klippenstein说。“我们发现他们有一些缺陷，我们可以解决。”
团队成员因此改进了他们的理论模型，现在预测和实验结果非常准确。他们将在未来对涉及环境和燃烧化学的相关分子的研究中使用这一宝贵的新知识。
该研究成果发表在科学在一篇题为“看着一个hydroperoxyalkyl自由基(•QOOH)解离。”除了 Klippenstein 和 Lester，作者还包括 Anne S. Hansen、Trisha Bhagde、Kevin B. MooreIII、Daniel R. Moberg、Ahren W. Jasper、Yuri Georgievskii 和 Michael F. Vansco。
资金来自美国能源部基础能源科学办公室、美国国家科学基金会和美国陆军研究办公室。理论计算利用了阿贡实验室计算资源中心的高性能计算集群 Bebop 上提供的计算资源。
阿贡领导力计算设施为科学和工程界提供超级计算能力，以促进广泛学科的基础发现和理解。在美国能源部 (DOE) 科学办公室、高级科学计算研究 (ASCR) 计划的支持下，ALCF是美国致力于开放科学的两个DOE领导计算设施之一。
阿贡国家实验室寻求解决紧迫的国家科学技术问题。作为美国第一个国家实验室，阿贡几乎在所有科学学科中开展前沿的基础和应用科学研究。阿贡的研究人员与来自数百家公司、大学以及联邦、州和市政机构的研究人员密切合作，帮助他们解决具体问题，提升美国的科学领导地位，并为国家更美好的未来做好准备。从以上员工60个国家，阿贡由管理UChicago阿贡，LLC在美国能源部的科学办公室。
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