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IP2I Impact d’une molécule hydrophobe sur les premières étapes de formation des aérosols

Faits marquants

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le 22 octobre 2019 /

Les nuages naissent à partir de gouttelettes d’eau se formant dans l’atmosphère autour de particules fines appelées aérosols. Les polluants atmosphériques contribuent de manière significative à la formation de ces aérosols.

Le dispositif DIAM récemment développé avec l’ensemble des services techniques de l’Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon a permis la réalisation d’une expérience montrant que la contamination d’une molécule hydrophobe telle que le pyridinium facilite la croissance des agrégats d’eau dans l’atmosphère. En effet, cette molécule facilite les processus de nucléation aux premiers stades de la formation d’aérosols dans l’atmosphère.
Des chercheurs de l’Institut de physique des 2 infinis de Lyon, du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique de Grenoble, de l’Institut für Lonenphysik und Angewandte Physik d’Innsbruck, et du laboratoire RIKEN au Japon ont dopé des nanogouttes d’eau avec un ion pyridinium, les ont excités avec des collisions et ont mesuré la vitesse des molécules d’eau qui s’évaporent. La distribution des vitesses des molécules d’eau évaporées obtenue à partir d’un grand nombre de nanogouttes est une sonde de la thermalisation dans la nanoparticule, processus par lequel un système atteint un équilibre thermique. L’interprétation des résultats s’appuie sur des calculs statistiques réalisés au Laboratoire Interdisciplinaire de Physique. La présence d’un ion pyridinium dans un agrégat d’eau modifie ainsi radicalement ses propriétés thermodynamiques et favorise la croissance de l’agrégat d’eau.
Ces recherches présentent un grand intérêt fondamental dans la compréhension de la formation des gouttes d’eau dans l’atmosphère. La présence d’un ion hydrophobe favorise ainsi la formation d‘agrégats d’eau. La pyridine est impliquée dans les toutes premières étapes de la formation des nanogouttes d’eau. Si la goutte d’eau augmente, la pyridine peut être libérée et la molécule peut alors intervenir à nouveau pour former une autre goutte. La pyridine agit ici comme un catalyseur, et comme elle ne reste pas dans les aérosols, son rôle était resté jusque-là non détecté.
Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la hausse des aérosols et des nuages depuis l’ère préindustrielle est l’une des plus grandes incertitudes dans la prévision du changement climatique. Ces résultats contribuent ainsi à élargir la compréhension de l’impact de l’activité humaine sur la formation des nuages et sur le climat.
Grâce à l’observation et à la mesure extrêmement précise de la genèse de très petites gouttelettes d’eau dans la gamme du nanomètre, on peut expliquer des changements à l’échelle de la planète.

 https://doi.org/10.1073/pnas.1911136116

 

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