Na atmosfera, partículas de fuligem individuais emitidas por atividades humanas frequentemente encontram e se combinam com material orgânico, formação de partículas contendo fuligem. Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico / EMSL do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e da Universidade Tecnológica de Michigan estabeleceu uma ligação entre a viscosidade do material orgânico e sua distribuição dentro da partícula contendo fuligem. Essa configuração de mistura é importante porque altera a capacidade das partículas de absorver e espalhar a radiação solar.

Os cientistas descobriram que o material orgânico de baixa viscosidade parcial ou totalmente encapsulou partículas de fuligem, enquanto o material orgânico altamente viscoso muitas vezes se liga à superfície de partículas de fuligem coexistentes ou nem mesmo se unem, permanecendo separados.

Partículas de fuligem absorvem fortemente a radiação solar, e portanto, afetam o equilíbrio de energia da Terra. Contudo, suas propriedades ópticas dependem fortemente de como as partículas de fuligem individuais se misturam com outras partículas na atmosfera (mistura interna).

Este estudo identificou a viscosidade da matéria orgânica na atmosfera como um fator chave que influencia a distribuição da matéria orgânica nas partículas contendo fuligem. Essas descobertas irão melhorar os modelos de aerossol que prevêem o estado de mistura da fuligem por meio de processos de condensação e coagulação, melhorando assim os cálculos do forçamento radiativo e as previsões climáticas.

Partículas orgânicas na atmosfera exibem uma ampla gama de viscosidade, dependendo de sua composição química e das condições ambientais circundantes, como temperatura e umidade relativa. Como as partículas de fuligem se combinam com as partículas orgânicas na atmosfera, a distribuição de fuligem e material orgânico na partícula combinada determina suas propriedades ópticas gerais e efeitos de forçante-aquecimento ou resfriamento radiativo.

Tirar imagens de microscopia eletrônica de varredura em diferentes ângulos de visão, pesquisadores investigaram partículas contendo fuligem coletadas durante o Estudo de Aerossol Carbono e Efeitos Radiativos (CARES) do DOE em Sacramento, Califórnia, em junho de 2010. Seus resultados indicam que o material orgânico de viscosidade baixa a intermediária muitas vezes envolve fuligem, enquanto o material orgânico altamente viscoso se fixa à superfície da fuligem ou permanece separado dela. Partículas de fuligem engolfadas por produtos orgânicos de baixa viscosidade tornam-se revestidas e podem ser representadas aproximadamente por um modelo de "núcleo-casca", onde as partículas de fuligem estão no centro de uma concha esférica idealizada feita de material orgânico. Em contraste, o aumento da viscosidade resulta em engolfamento limitado (parcial), e, portanto, a formação de configurações não-core-shell.

Essas descobertas estabelecem uma ligação entre a viscosidade do material orgânico e sua distribuição quando misturado internamente com partículas de fuligem. A contabilização dos efeitos da viscosidade da matéria orgânica no estado de mistura de partículas contendo fuligem em modelos numéricos melhorará as estimativas de forçamento radiativo da fuligem.