Una técnica pionera permite observar por primera vez cómo se forma en microgotas el «Brown carbon», un tipo de partícula que absorbe radiación ultravioleta
Investigadores de la Universidad de Granada, en colaboración con la Universidad de Texas en El Paso (EE.UU.), han logrado observar y medir, por primera vez y en tiempo real, el nacimiento y evolución de un tipo de aerosol atmosférico que absorbe luz solar, conocido como «Brown carbon». Este avance, publicado en la revista ACS Photonics, ha sido posible gracias al uso de una metodología única en el mundo que simula condiciones atmosféricas reales. El trabajo proporciona datos precisos para reducir la incertidumbre en los modelos de predicción del cambio climático, al detallar un proceso de formación que ocurre incluso en completa oscuridad.
El equipo de investigación del Instituto Interuniversitario del Sistema Tierra (IISTA-CEAMA) y del Departamento de Física Aplicada de la UGR ha conseguido desarrollar un «microrreactor» que permite atrapar una sola microgota de agua, similar a las que forman las nubes o la bruma, y analizarla en condiciones controladas. La técnica combina una trampa electrodinámica con dos sistemas láser de alta sensibilidad, lo que permite simular ciclos de humedad y medir con extrema precisión cómo cambian las propiedades ópticas de la partícula, mientras en su interior ocurre una reacción química.
Una «huella dactilar» para el clima
El trabajo se ha centrado en el estudio de microgotas que contienen hierro (procedente del polvo desértico) y ácido fumárico (emitido en incendios forestales). Los investigadores han descubierto que, incluso sin luz solar, estos componentes reaccionan formando «Brown carbon». El resultado más significativo es la obtención de la «huella dactilar óptica» espectral de estas partículas, revelando que absorben la radiación ultravioleta de forma muy intensa y selectiva. «Hemos visto cómo una sola partícula evoluciona y cómo su capacidad para absorber luz cambia irreversiblemente tras un ciclo de deshidratación e hidratación, algo muy común en la atmósfera», explica Antonio Valenzuela, investigador del Grupo de Física de la Atmósfera (GFAT) de la UGR y director de este estudio.
Este descubrimiento es clave porque el efecto neto de los aerosoles como el «Brown carbon» (que pueden tanto enfriar la superficie como calentar la atmósfera al absorber luz) es una de las mayores incertidumbres en las proyecciones climáticas actuales. Las propiedades ópticas medidas ahora con una precisión sin precedentes no estaban siendo consideradas adecuadamente en los modelos. Incorporar estos datos permitirá hacer predicciones más fiables sobre el cambio climático. Además, la investigación ayuda a entender procesos de contaminación atmosférica que ocurren sin necesidad de luz, como en el interior de nubes o durante la noche.
Importante avance metodológico
Esta investigación ha sido posible gracias a un instrumental único, diseñado y desarrollado íntegramente en el Laboratorio de Espectroscopía del Aerosol de la Universidad de Granada. La combinación de tecnologías utilizadas supone un importante salto metodológico en la caracterización de aerosoles a escala de partícula individual. El equipo de la UGR, que continúa empleando esta plataforma para estudiar otros procesos, ya trabaja también en ampliar una base de datos sólida al respecto para la comunidad científica internacional.
El estudio, realizado por la doctoranda Gema Sánchez-Jiménez y dirigido por el profesor Antonio Valenzuela, ha contado con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través del proyecto FENIX. El artículo, que ha sido publicado por la revista ACS Photonics, está dedicado a la investigadora Hind A. Al-Abadleh, coautora fallecida en enero de 2025, cuya investigación seminal sobre la química del hierro atmosférico ha sido también fundamental para el desarrollo de este trabajo.
Referencia bibliográfica (texto íntegro del estudio)
Gema Sánchez-Jiménez, Hind A. Al-Abadleh, Daniel Pérez-Ramírez, Lucas Alados-Arboledas, Francisco José Olmo-Reyes, and Antonio Valenzuela. Secondary Brown Carbon Formed by a Microreactor of a Levitated Aqueous Fe (III) Droplet with Fumaric Acid. ACS Photonics 2026 13 (1), 67-79. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c01691
(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5c01691)
Imágenes
Imagen 1. Una microgota (esfera marrón) es atrapada en el centro por campos electrodinámicos, mientras dos sistemas láser independientes (azul y verde) permiten obtener en tiempo real cómo dispersa y absorbe la luz en condiciones atmosféricas controladas.
Imagen 2. Huella óptica del Brown carbon generado en el experimento. Los símbolos en verde (k) muestran una fuerte absorción en el ultravioleta (405 nm) y casi nula en el rojo (660 nm). Esta dependencia espectral, medida por primera vez con esta técnica, es clave para evaluar su impacto climático.
Imagen 3. Los investigadores Gema Sánchez-Giménez y Antonio Valenzuela, en el Laboratorio de Espectroscopía del Aerosol de la Universidad de Granada donde se ha desarrollado el estudio.
Contacto
Antonio Valenzuela Gutiérrez
Departamento de Física Aplicada
Teléfono: 958248530. Correo electrónico: avalenzuela@ugr.es