Skör ozonmolekyl jordens solglasögon
När ozon tar upp energi från solen omfördelas elektronerna inne i molekylen. Det är detta som gör att ozonet lätt reagerar med en mängd andra molekyler, exempelvis föroreningar.Det har Karoline Wiesner kommit fram till genom att under sitt avhandlingsarbete skapa en molekylär ”jordbävning” i ozonceller.
I midsommartider är ozonhålet ett ämne som får mycket uppmärksamhet i våra medier. Eftersom ozon absorberar den skadliga, ultravioletta strålningen från solen så är ozonbristen på hög höjd farlig för oss människor. Ozon på cirka 30 km höjd fungerar ungefär som ett par solglasögon. Ozonmolekylen består, som alla andra molekyler, av elektroner och atomkärnor. Elektronerna inuti ozonmolekylen fångar upp merparten av denna strålningsenergi och använder den för att omfördela sig inne i molekylen, vilket får ”ozonsolglasögonen” att fungera.
Karoline Wiesner har under sitt avhandlingsarbete studerat denna omfördelning av elektroner genom att belysa molekylerna med en lampa som är hundra gånger mer energirik än UV-ljus.
När molekylen tar upp all denna energi frigörs en elektron djupt i molekylens inre. Denna ”molekylära jordbävning” skapar ett hål där elektronen tidigare satt och de övriga elektronerna, som sitter ovanpå hålet, reagerar nästan hysteriskt på förändringen. En eller flera av dem frigörs, och bär då med sig information om vad som egentligen hände inuti molekylen; vilka elektroner frigjordes, har molekylen gått sönder, hur snabbt lugnade elektronerna ner sig efter jordbävningen? Denna information har Karoline Wiesner kunnat mäta, liksom effekterna av den molekylära jordbävningen.
Hon jämförde uppmätta värden på energin hos de frigjorda elektronerna med förväntade värden uträknade med hjälp av datorprogram. Om de överensstämde gav datorprogrammet ännu fler detaljer om elektronernas omfördelning.
Beräkningarna visade att elektronerna i ozonmolekylen kan omfördela sig på en mängd olika sätt, i några fall dessutom extremt snabbt. Den rika floran av omfördelningsvägar gör ozonmolekylen väldigt skör, eftersom varje väg möjliggör en reaktion med en annan molekyl. Detta förklarar varför aggressiva molekyler från luftföroreningar förstör ozonlagret. Men samma egenskaper gör också ozonmolekylen väldigt flexibel, vilket gör att den kan fånga in en stor del av ljuset i UV-området och därför fungera som ett utmärkt par ”solglasögon”.
Namn: Karoline Wiesner
Avhandlingens titel: Electronic Structure and Core-Hole Dynamics of Ozone: Synchotron-radiation based studies and ab-initio calculations
Institution: Fysiska institutionen
Opponent: Professor Robert E. Continetti, Dep. of Chemistry and Biochemistry, San Diego.
Disputationen äger rum: Lördagen 24 januari, kl. 10.15 i Häggsalen, Ångströmslaboratoriet.
Kontaktinformation
Karoline Wiesner kan nås på 018-471 3605, 073-350 6954 eller via e-post Karoline.Wiesner@fysik.uu.se
