En la atmósfera, partículas de hollín individuales emitidas por actividades humanas a menudo se encuentran y se combinan con material orgánico, formando partículas que contienen hollín. Un equipo de investigación dirigido por científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste Pacífico / EMSL del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la Universidad Tecnológica de Michigan estableció un vínculo entre la viscosidad del material orgánico y su distribución dentro de la partícula que contiene hollín. Esta configuración de mezcla es importante porque altera la capacidad de las partículas para absorber y dispersar la radiación solar.

Los científicos descubrieron que el material orgánico de baja viscosidad encapsulaba parcial o completamente partículas de hollín, mientras que el material orgánico altamente viscoso a menudo se adhiere a la superficie de las partículas de hollín coexistentes o ni siquiera se adhieren entre sí, permaneciendo separados.

Las partículas de hollín absorben fuertemente la radiación solar, y por lo tanto, afectar el equilibrio energético de la Tierra. Sin embargo, sus propiedades ópticas dependen en gran medida de cómo las partículas individuales de hollín se mezclan con otras partículas en la atmósfera (mezcla interna).

Este estudio identificó la viscosidad de la materia orgánica en la atmósfera como un factor clave que influye en la distribución de la materia orgánica dentro de las partículas que contienen hollín. Estos hallazgos mejorarán los modelos de aerosoles que predicen el estado de mezcla del hollín a través de los procesos de condensación y coagulación. mejorando así los cálculos del forzamiento radiativo y las predicciones climáticas.

Las partículas orgánicas en la atmósfera exhiben un amplio rango de viscosidad, dependiendo de su composición química y las condiciones ambientales circundantes, como la temperatura y la humedad relativa. Como las partículas de hollín se combinan con las partículas orgánicas en la atmósfera, la distribución de hollín y material orgánico en la partícula combinada determina sus propiedades ópticas generales y los efectos de forzamiento radiativo-calentamiento o enfriamiento.

Tomar imágenes de microscopía electrónica de barrido en diferentes ángulos de visión, Los investigadores investigaron las partículas que contienen hollín recolectadas durante el Estudio de Efectos Radiativos y Aerosoles Carbonáceos (CARES) del DOE en Sacramento, California, en junio de 2010. Sus resultados indican que el material orgánico de viscosidad baja a intermedia a menudo envuelve hollín, mientras que el material orgánico altamente viscoso se adhiere a la superficie del hollín o permanece separado de ella. Las partículas de hollín envueltas por compuestos orgánicos de baja viscosidad se recubren y pueden representarse aproximadamente mediante un modelo de "núcleo-capa", donde las partículas de hollín están en el centro de una cáscara esférica idealizada hecha de material orgánico. A diferencia de, el aumento de la viscosidad da como resultado una inmersión limitada (parcial), y de ahí la formación de configuraciones no núcleo-capa.

Estos hallazgos establecen un vínculo entre la viscosidad del material orgánico y su distribución cuando se mezcla internamente con partículas de hollín. Tener en cuenta los efectos de la viscosidad de la materia orgánica en el estado de mezcla de las partículas que contienen hollín en modelos numéricos mejorará las estimaciones del forzamiento radiativo del hollín.