p Os solos da Terra contêm mais de três vezes a quantidade de carbono do que a encontrada na atmosfera, mas os processos que ligam o carbono ao solo ainda não são bem compreendidos. p Melhorar essa compreensão pode ajudar os pesquisadores a desenvolver estratégias para sequestrar mais carbono no solo, assim, mantendo-o fora da atmosfera, onde se combina com o oxigênio e atua como um gás de efeito estufa.

p Um novo estudo descreve um método inovador para a geração de imagens das interações físicas e químicas que sequestram o carbono no solo em escalas quase atômicas, com alguns resultados surpreendentes.

p O estudo, "Interfaces organo-orgânicas e organo-minerais no solo na escala nanométrica, "foi publicado em 30 de novembro em Nature Communications .

p Nessa resolução, os pesquisadores mostraram - pela primeira vez - que o carbono do solo interage com os minerais e outras formas de carbono de materiais orgânicos, tais como paredes celulares bacterianas e subprodutos microbianos. Pesquisas de imagens anteriores haviam apontado apenas para as interações em camadas entre o carbono e os minerais nos solos.

p "Se houver um mecanismo esquecido que pode nos ajudar a reter mais carbono nos solos, então isso ajudará nosso clima, "disse o autor sênior Johannes Lehmann, o Professor Liberty Hyde Bailey na School of Integrative Plant Science, Seção de Ciências do Solo e Colheita, na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida. Angela Possinger Ph.D. 19, que foi aluno de graduação no laboratório de Lehmann e atualmente é pesquisador de pós-doutorado na Virginia Tech University, é o primeiro autor do artigo.

p Como a resolução da nova técnica está próxima à escala atômica, os pesquisadores não têm certeza de quais compostos estão olhando, mas eles suspeitam que o carbono encontrado nos solos é provavelmente de metabólitos produzidos por micróbios do solo e das paredes das células microbianas. "Com toda a probabilidade, este é um cemitério microbiano, "Lehmann disse.

p “Tivemos uma descoberta inesperada em que podíamos ver interfaces entre diferentes formas de carbono e não apenas entre carbono e minerais, "Possinger disse." Poderíamos começar a olhar para essas interfaces e tentar entender algo sobre essas interações. "

p A técnica revelou camadas de carbono em torno dessas interfaces orgânicas. Ele também mostrou que o nitrogênio foi um jogador importante para facilitar as interações químicas entre as interfaces orgânicas e minerais, Possinger disse.

p Como resultado, os agricultores podem melhorar a saúde do solo e mitigar as mudanças climáticas por meio do sequestro de carbono, considerando a forma de nitrogênio em corretivos de solo, ela disse.

p Enquanto fazia seu doutorado, Possinger trabalhou durante anos com físicos de Cornell - incluindo a co-autora Lena Kourkoutis, professor associado de física aplicada e engenharia, e David Muller, o Samuel B. Eckert Professor de Engenharia em Física Aplicada e Engenharia, e o codiretor do Kavli Institute em Cornell for Nanoscale Science - para ajudar a desenvolver o método de várias etapas.

p Os pesquisadores planejaram usar microscópios eletrônicos poderosos para concentrar os feixes de elétrons em escalas subatômicas, mas descobriram que os elétrons modificam e danificam amostras soltas e complexas de solo. Como resultado, eles tiveram que congelar as amostras a cerca de 180 graus Celsius negativos, que reduziu os efeitos nocivos dos feixes.

p "Tivemos que desenvolver uma técnica que essencialmente mantém as partículas de solo congeladas durante o processo de fazer fatias muito finas para observar essas interfaces minúsculas, "Possinger disse.

p Os feixes podem ser digitalizados através da amostra para produzir imagens da estrutura e química de uma amostra de solo e suas interfaces complexas, Disse Kourkoutis.

p "Nossos colegas de física estão liderando o caminho globalmente para melhorar nossa capacidade de olhar muito de perto as propriedades dos materiais, "Lehmann disse." Sem essa colaboração interdisciplinar, essas descobertas não são possíveis. ".

p A nova técnica de microscopia eletrônica criogênica e espectroscopia permitirá aos pesquisadores sondar uma ampla gama de interfaces entre materiais moles e duros, incluindo aqueles que desempenham papéis na função de baterias, células de combustível e eletrolisadores, Disse Kourkoutis.