Northwestern University araştırmacıları, ferrihydrite adlı pas benzeri bir demir mineralinin karbonu beklenenden çok daha iyi kilitlediğini gösterdi. Çalışmaya göre ferrihydrite, yüzeyindeki artı-eksi yüklü nano “yamalar” ve birden fazla bağlanma türü sayesinde farklı organik molekülleri uzun süre tutabiliyor.
Toprakların atmosferden uzak tuttuğu devasa karbon stoğunun arkasında, gözden kaçan bir “pas minerali” olabilir. Northwestern University’den araştırmacılar, ferrihydrite adlı yaygın demir oksit mineralinin organik karbonu neden bu kadar etkili biçimde hapsedebildiğini ayrıntılı şekilde ortaya koydu.
Ferrihydrite yüzeyi neden bu kadar etkili?
Ekip, ferrihydrite’ın yüzeyinin tek tip olmadığını; nanometre ölçeğinde pozitif ve negatif yüklü bölgelerden oluşan yamalı bir yapı sergilediğini buldu. Bu “yük mozaiği”, minerale yalnızca zıt yükleri çekmekle kalmayıp farklı özellikteki organik moleküllerle de etkileşime girme esnekliği kazandırıyor.
Araştırmaya göre ferrihydrite, karbonu tek bir zayıf çekim türüyle değil, birkaç farklı mekanizmayı birlikte kullanarak bağlıyor: elektrostatik çekim (yükler arası), daha güçlü kimyasal bağlar ve hidrojen bağları. Bu sayede amino asitler, bitkisel asitler, şekerler ve ribonükleotitler gibi toprakta yaygın bileşikler farklı yollarla yüzeye tutunabiliyor.
Bilim insanları yüksek çözünürlüklü moleküler modelleme, atomik kuvvet mikroskobu ve kızılötesi spektroskopi gibi yöntemlerle hem yüzeydeki yük dağılımını haritaladı hem de moleküllerin “nasıl tutunduğunu” ölçtü. Sonuçlar, bazı bileşiklerin önce elektriksel çekimle yaklaşıp ardından demir atomlarıyla daha sağlam bağlar kurabildiğini; şekerlerin ise görece zayıf ama yine de etkili hidrojen bağlarıyla tutunabildiğini gösterdi.
Çalışma, toprakta bulunan organik karbonun önemli bir kısmının demir oksitlerle ilişkili olabileceğine dair tabloyu netleştiriyor. Araştırmacılar bir sonraki adımda, mineral yüzeyine bağlanan organik maddelerin zamanla nasıl dönüştüğünü ve hangilerinin mikroplar tarafından parçalanmaya daha dirençli hale geldiğini incelemeyi planlıyor.
Kaynaklar ve Bağlantılar:
- Northwestern University bülteni (ScienceDaily sayfasındaki haber metni)
- Environmental Science & Technology: “Surface charge heterogeneity and mechanisms of organic binding modes on an iron oxyhydroxide” (makale adı bültende geçiyor)
