Como o ferro fluindo pela corrente sanguínea, minerais de ferro correm pelo solo. Esses minerais são usados ​​para fazer aço e outras ligas metálicas usadas em tudo, desde componentes de telefones celulares e carros a edifícios, equipamentos industriais e infraestrutura.

Infelizmente, quando exposto a oxigênio e umidade, o ferro oxida - ou enferruja. E a ferrugem é implacável.

Saber mais sobre as reações químicas que impulsionam e sustentam a ferrugem pode conter pistas para melhorias de engenharia, materiais à base de ferro. Também pode levar a avanços em fertilizantes ou condicionadores de solo que aumentam a absorção de ferro para a nutrição das plantas.

Cientistas do Departamento de Energia do Pacific Northwest National Laboratory reportam no jornal PNAS um avanço na visualização da reatividade de minerais de ferrugem quando privados de oxigênio, como aqueles abaixo da superfície do solo. Usando isótopos de ferro e tomografia de sonda atômica, ou APT, eles rastrearam essas reações de oxidação-redução para criar os primeiros "mapas atômicos" 3-D do rearranjo de diferentes átomos de ferro em um pequeno cristal de óxido de ferro.

Os mapas APT revelaram um ciclo de ferro surpreendentemente dinâmico, mostrando o movimento contínuo do ferro dentro e fora das superfícies minerais.

"Vimos que átomos de ferro na água são especificamente procurados e preenchidos em pequenos buracos, ou defeitos, nas superfícies do cristal, "disse Sandra Taylor, um associado de pesquisa de pós-doutorado no Grupo de Geoquímica do PNNL que conduziu as medições. "Ver essas regiões recristalizadas em escala atômica nos mostrou que a reação pode efetivamente 'curar' áreas danificadas na superfície do cristal, e o crescimento é impulsionado pela perfeição. "

Kevin Rosso, um pesquisador do PNNL Laboratory Fellow e chefe do estudo, afirma que os resultados confirmam que as reações com minerais de ferrugem em solos e produtos de corrosão do aço são mais dinâmicas do que normalmente se pensa. Eles ilustram como a ferrugem persiste em tubos de metal sob condições químicas variáveis, permitindo que continuamente corroa e se deteriore com o tempo.

A descoberta coroou um esforço de anos para capturar medições de composição química e imagens em escala atômica em 3-D usando APT. Esta técnica sofisticada e desafiadora requer grande habilidade para sondar com sucesso as superfícies de óxidos de ferro nanopartículas. A sonda atômica está localizada no Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, uma facilidade de usuário do DOE Office of Science no PNNL.

"Este estudo abre um novo precedente para caracterizar esta importante interface redox, "disse Rosso, acrescentando que os resultados podem ser usados ​​para melhor compreender uma ampla gama de processos. Isso inclui a compreensão de como os cristais crescem e se dissolvem, e também as causas subjacentes da corrosão e como ela cria ferrugem nas superfícies - ferrugem que nunca dorme.