I atmosfären, individuella sotpartiklar som emitteras från mänskliga aktiviteter möter och kombineras ofta med organiskt material, bildar sothaltiga partiklar. En forskargrupp ledd av forskare från det amerikanska energidepartementets (DOE) Pacific Northwest National Laboratory/EMSL och Michigan Technological University etablerade en koppling mellan det organiska materialets viskositet och dess fördelning inom den sothaltiga partikeln. Denna blandningskonfiguration är viktig eftersom den förändrar partiklarnas förmåga att absorbera och sprida solstrålning.

Forskarna upptäckte att organiskt material med låg viskositet delvis eller helt inkapslade sotpartiklar, medan mycket viskös organiskt material ofta fäster på ytan av samexisterande sotpartiklar eller inte ens klibbar ihop, förbli separat.

Sotpartiklar absorberar starkt solstrålning, och därför, påverka jordens energibalans. Dock, deras optiska egenskaper beror starkt på hur de enskilda sotpartiklarna blandas med andra partiklar i atmosfären (intern blandning).

Denna studie identifierade viskositeten av organiskt material i atmosfären som en nyckelfaktor som påverkar fördelningen av organiskt material inom sothaltiga partiklar. Dessa fynd kommer att förbättra aerosolmodeller som förutsäger blandningstillståndet för sot via kondensations- och koagulationsprocesser, Därigenom förbättras beräkningar av strålningskraft och klimatförutsägelser.

Organiska partiklar i atmosfären uppvisar ett brett spektrum av viskositet, beroende på deras kemiska sammansättning och de omgivande miljöförhållandena, såsom temperatur och relativ luftfuktighet. När sotpartiklar kombineras med organiska partiklar i atmosfären, fördelningen av sot och organiskt material i den kombinerade partikeln bestämmer dess övergripande optiska egenskaper och strålningskraft-värmande eller kylande effekter.

Ta bilder med svepelektronmikroskopi vid olika betraktningsvinklar, forskare undersökte sothaltiga partiklar som samlats in under DOE:s kolhaltiga aerosol- och strålningseffektstudie (CARES) i Sacramento, Kalifornien, i juni 2010. Deras resultat indikerar att organiskt material med låg till medelviskositet ofta slukade upp sot, medan mycket viskös organiskt material fäster på sotytan eller förblir separerat från den. Sotpartiklar uppslukade av organismer med låg viskositet blir belagda och kan ungefär representeras av en "core-shell" -modell, där sotpartiklarna är i mitten av ett idealiserat sfäriskt skal tillverkat av det organiska materialet. I kontrast, ökad viskositet resulterar i begränsad (partiell) uppslukning, och därmed bildandet av icke-core-shell-konfigurationer.

Dessa fynd etablerar ett samband mellan viskositeten hos organiskt material och dess fördelning när det blandas internt med sotpartiklar. Redovisning av effekterna av organiskt materials viskositet på blandningstillståndet för sothaltiga partiklar i numeriska modeller kommer att förbättra uppskattningarna av strålningskraften från sot.