Avgörande upptäckt inom oxidation: Forskare bekräftar att gäckande molekyl existerar

I en artikel i Science Advances skriver forskare från KTH i Stockholm och Kinetic Chemistry Research i Mountain View, Kalifornien, att deras upptäckt av syrerika tetroxider får betydelse för flera vetenskapsområden, bland annat atmosfärskemi, biokemi, medicin och förbränningskemi. 

– Den här molekylen är oxidationkemins motsvarighet till Higgsbosonen. Dess existens antogs i årtionden men ingen hade någonsin sett den, säger Barbara Nozière, professor i fysikalisk kemi vid KTH.

Tetroxider förutsades för första gången på 1950‑talet och antogs uppstå i en kort ögonblicklig fas när två organiska radikaler reagerar med varandra och bildar en molekyl med fyra syreatomer i rad – en process som kallas Russell‑mekanismen. 

Trots att de försvinner nästan omedelbart spelar tetroxider viktiga roller i alla processer där organiska ämnen, eller kolhydrater, ”bränns” i kontakt med luft: i bränder, ljuslågor, bilmotorer, men också vid låga temperaturer i jordens atmosfär och inuti levande organismer. 

Hittills har bevisen för tetroxiders existens varit indirekta, motsägelsefulla eller baserade på extrema laboratorieförhållanden med mycket låga temperaturer. Forskargruppen kunde nu bekräfta deras närvaro med hjälp av en unik masspektrometrisk metod som utvecklats för att upptäcka mycket instabila molekyler utan att förstöra dem. 

Barbara Nozière säger att mätningen av deras livslängd – mellan 0,2 och 200 millisekunder – hjälper forskare att förstå hur snabbt vissa reaktioner sker och vilka andra produkter de kan leda till. 

Hon tillägger att fynden också får viktiga konsekvenser för medicinsk forskning, bland annat studier av oxidativ stress och cancerbehandlingar, där Russell‑mekanismen i dag används i nya behandlingsstrategier. 

Överraskande nog upptäckte forskarna att tetroxider i luft är relativt stabila, till skillnad från vad tidigare studier antytt. 

– Studien bekräftar att tetroxider kan existera i rumstemperatur, i luft, utan de extremt kalla förhållanden som användes i tidigare experiment, säger Barbara Nozière. 

Att de finns både utomhus och i levande organismer innebär att de kan följa oväntade reaktionsvägar och ge upphov till oväntade oxidationsprodukter som nu behöver studeras närmare. 

Det skulle möjligen kunna påverka hur länge föroreningar – som lösningsmedel från färger eller rök – stannar kvar i atmosfären, hur andra luftburna ämnen bildas eller till och med hur aerosolpartiklar uppstår. 

Forskningen finansierades med bidrag från European Research Council.

Vetenskaplig publicering:

Observing elusive tetroxides in gas-phase radical reactions supports the Russell mechanism

https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb6495

För ytterligare information kontakta:

Barbara Nozière, professor i fysikalisk kemi vid KTH, tel. 070-445 20 28, e-post: noziere@kth.se