Naujas padidinimo metodas yra pažvelgti į dirvožemyje esančią anglį metaboliniu atominiu mastu

Šiame tyrime naudojamo dirvožemio agregato elektroninio mikroskopinio vaizdo nuskaitymas. Autorius: Angela Possinger, Michaelas Sachmanas, Barnaby Levinas / Pateikta

Anglies kiekis žemės dirvožemyje yra tris kartus didesnis už atmosferos kiekį, tačiau procesai, jungiantys anglį su dirvožemiu, vis dar nėra gerai suprantami.

Patobulinus šį supratimą, mokslininkai galės sukurti strategiją, kaip atskirti daugiau anglies nuo dirvožemio ir taip laikyti ją toje vietoje, kur ji jungiasi su deguonimi atmosferoje ir veikia kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos.

Nauji tyrimai aprašė tiriamąjį metodą, apibūdinantį fizinę ir cheminę sąveiką, skiriančią atomo anglį nuo dirvožemio, ir tai lemia labai stebėtinus rezultatus.

Tyrimas „Nanometro mastelio dirvožemio organinės-organinės ir organinės-mineralinės sąsajos“ paskelbtas 2020 m. Lapkričio 30 d. Gamtos santykiai.

Šioje rezoliucijoje mokslininkai pirmą kartą parodė, kad dirvožemyje esanti anglis sąveikauja ir su mineralais, ir su kitomis anglies rūšimis, tokiomis kaip bakterijų ląstelių sienelės ir šalutiniai mikrobiniai produktai iš organinių medžiagų. Ankstesni vaizdo tyrimai parodė tik sluoksniuotą anglies ir mineralų sąveiką dirvožemyje.

„Jei turime apleistą mechanizmą, kuris padeda išlaikyti daugiau anglies dirvožemyje, tai padeda mūsų klimatui“, – sako vyresnysis autorius Johanesas Lehmannas, „Food Hyde Bailey“, Integruotos botanikos mokyklos dirvožemis ir dirvožemis profesorius. Žemės ūkio ir gyvybės mokslų kolegijos Augalininkystės katedroje. Angela Possinger Ph.D. Lehmanas buvo pirmasis „19“ laikraščio autorius, kuris buvo magistrantas laboratorijoje ir dabar yra „Virginia Tech“ mokslų daktaras.

Kadangi naujosios technikos skiriamoji geba yra artima atominei skalei, tyrėjai nėra tikri, kuriuos junginius jie svarsto, tačiau jie daro prielaidą, kad dirvožemyje esanti anglis yra susijusi su metabolitais, kuriuos gamina dirvožemio mikrobai ir mikrobų ląstelių sienelės. “Gal tai mikrobų kapinės”, – sakė Lehmannas.

“Mes turėjome netikėtą radinį, kuriame galėjome pamatyti sąsajas ne tik tarp anglies ir mineralų, bet ir tarp skirtingų anglies formų”, – sakė Possinger. “Mes galime pradėti žiūrėti į šias sąsajas ir pabandyti ką nors suprasti apie sąveiką.”

Technika nustatė anglies sluoksnius aplink šias organines sąsajas. Tai taip pat parodė, kad azotas vaidino svarbų vaidmenį palengvinant cheminę sąveiką tarp organinių ir mineralinių sąsajų, sakė Possinger.

Todėl ūkininkai, atsižvelgdami į azoto formą dirvožemyje, gali pagerinti dirvožemio sveikatą ir sušvelninti klimato pokyčius išskirdami anglies dioksido kiekį.

Vykdydamas daktaro disertaciją, Possingeris keletą metų dirbo su Kornelio fizikais, tarp kurių buvo bendraautoriai Lena Kourkoutis, taikomosios ir inžinerinės fizikos docentė ir Davidas Muelleris, taikomosios ir inžinerinės fizikos inžinerijos profesorius Samuelis B. Ekteris ir kiti. Now dimensijų mokslo Cowley Cornelius instituto direktorius – padėti kurti daugiapakopį metodą.

Tyrėjai planavo naudoti elektronų pluošto mikroskopus, kad nukreiptų elektronų pluoštus į žemesnes atomines skales, tačiau jie nustatė, kad elektronai pakeitė purius ir sudėtingus dirvožemio mėginius ir juos sugadino. Todėl jie turėjo užšaldyti mėginius iki minus 180 laipsnių Celsijaus, kuris sumažino žalingą spindulių poveikį.

“Mes turėjome sukurti metodą, kuris užšaldo dirvožemio daleles gaminant labai plonus gabalus, kad galėtume pažvelgti į šias mažas sąsajas”, – sakė Possinger.

Tada buvo įmanoma gauti dirvožemio mėginio ir jo sudėtingų sąsajų struktūros ir chemijos vaizdus, ​​skenuojant mėginio spindulius, sakė Kourkoutis.

“Mūsų fizikos kolegos pirmauja pasaulyje tobulindami gebėjimą atidžiai pažvelgti į medžiagų savybes”, – sakė Lehmannas. “Be tokio tarpdisciplininio bendradarbiavimo šie pasiekimai neįmanomi”.

Nauji kriogeninės elektroninės mikroskopijos ir spektroskopijos metodai leidžia tyrėjams ištirti visas sąsajas tarp minkštųjų ir kietųjų medžiagų, įskaitant tas, kurios vaidina svarbų vaidmenį atliekant baterijų, kuro elementų ir elektrolizatorių funkcijas, sakė Kourkoutis.

Naudota literatūra: Angela R. Possinger, Michael J. Zachman, Akio Enders, Barnaby DA Levin, David A. Müller, Lena F. Kourkoutis ir Johannes Lehmann, „Organometric-Organic and Organo-Mineral Interfaces in Nanometer-scale Soil“. 2020 m. Lapkričio mėn. Gamtos santykiai.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19792-9

Tarp autorių yra Michaelas Zachmanas, daktaras. ’18 m., Buvęs Kourkoutis laboratorijos magistrantas; Akio Endersas, buvęs „Lexman Laboratories“ tyrėjas; ir Barnaby Levin, dr. ’17 m. Buvęs Müllerio laboratorijos magistrantas.

Tyrimą finansavo Nacionalinis mokslo fondas, Miuncheno technikos universiteto pažangių studijų institutas, Andrew W. Mellono fondas ir Kornelio žemės ūkio koledžas ir gyvybės mokslų absolventai.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Prognozuojama, kad ateivių rūšių padaugės 36% iki 2050 m

Egipto žąsis (Alopochen aegyptiaca), kilusi iš Afrikos, o dabar įsikūrusi Vidurio ir Vakarų Europoje. Autorius: profesorius Timas Blackburnas, UCL Tikimasi, kad šio amžiaus viduryje...

Dėl hormoninių vaistų neproliferaciniai baltymai gali išplisti koronavirusą ir sustabdyti ID-19 vystymąsi

Hormonų tyrimai gali sukelti AD-19 ginklų paplitimą. Kreditas: „Getty Images“ Naujas „Penny Medical“ tyrimas parodo, kaip anti-androgenai trukdo pagrindiniams receptoriams, reikalingiems virusų invazijai į...

Nuostabus „slapto“ objektyvo projektavimo metodas, kurį naudojo „mikrobiologijos tėvas“, rastas po 300 metų

Tai Van Leeuwenhoek mikroskopas. Autoriai: Utrechto universitetas / Rijksmuseum Boerhaave / TU Delft Mikroskopas, kurį Antoni van Leeuwenhoek naudojo novatoriškiems tyrimams atlikti, turi nuostabų...

Joninės sijos sudaro glaudžiai sujungtas „Qubits“ grandines.

Jonų pluoštai gali suformuoti glaudžiai suporuotas kvantinių bitų (kubitų) grandines, pagrįstas deimantų „azoto neturinčiais„ spalvų centrais “, skirtus naudoti kvantinės skaičiavimo aparatinėje įrangoje. ...

Tyrėjai kuria 3D atspausdintą želę biomedicininėms medžiagoms, minkštai robotikai

Hidrogelio medžiaga gaunama iš skirtingo dydžio dumblių dalelių. Paskola Orlino slėnis, NC valstybinis universitetas Dėl stiprumo ir lankstumo hidrogeliai sujungia du fizinius kiaušinius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.