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

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.