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，来自美国能源部 (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碳中心氢过氧烷基。化学家通常只是称之为 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的传播非常重要，”宾夕法尼亚大学克里斯托弗 H.布朗化学杰出教授 Marsha I. Lester 说。“但尚未直接观察到原型 QOOH 中间体，因此缺少关于这种化学反应网络如何发生的关键部分。”
QOOH 分子是挥发性有机化合物反应的中间产物。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。QOOH 分子对于这种氧化过程是否发生至关重要。
“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。“了解竞争对于大气和燃烧化学中发生的大部分事情至关重要。”
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。“多年来我们一直在预测这些数量，但不知道它们有多好，”Klippenstein 说。“我们发现他们有一些我们可以修复的缺陷。”
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。
这项研究发表在《科学》杂志的一篇题为“观察氢过氧烷基自由基 (•QOOH) 解离”的文章中。除了 Klippenstein 和 Lester，作者还包括 Anne S. Hansen、Trisha Bhagde、Kevin B. Moore III、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。
