Nell'atmosfera, le singole particelle di fuliggine emesse dalle attività umane spesso incontrano e si combinano con materiale organico, formando particelle contenenti fuliggine. Un gruppo di ricerca guidato da scienziati del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti (DOE) Pacific Northwest National Laboratory/EMSL e della Michigan Technological University ha stabilito un legame tra la viscosità del materiale organico e la sua distribuzione all'interno della particella contenente fuliggine. Questa configurazione di miscelazione è importante perché altera la capacità delle particelle di assorbire e disperdere la radiazione solare.

Gli scienziati hanno scoperto che il materiale organico a bassa viscosità incapsulava parzialmente o completamente particelle di fuliggine, mentre il materiale organico altamente viscoso spesso si attacca alla superficie delle particelle di fuliggine coesistenti o non si attaccano nemmeno tra loro, rimanendo separato.

Le particelle di fuliggine assorbono fortemente la radiazione solare, e quindi, influenzare il bilancio energetico della Terra. Però, le loro proprietà ottiche dipendono fortemente da come le singole particelle di fuliggine si mescolano con altre particelle nell'atmosfera (miscelazione interna).

Questo studio ha identificato la viscosità della materia organica nell'atmosfera come un fattore chiave che influenza la distribuzione della materia organica all'interno delle particelle contenenti fuliggine. Questi risultati miglioreranno i modelli di aerosol che prevedono lo stato di miscelazione della fuliggine tramite processi di condensazione e coagulazione, migliorando così i calcoli del forzante radiativo e le previsioni climatiche.

Le particelle organiche nell'atmosfera mostrano un'ampia gamma di viscosità, a seconda della loro composizione chimica e delle condizioni ambientali circostanti, come la temperatura e l'umidità relativa. Poiché le particelle di fuliggine si combinano con le particelle organiche nell'atmosfera, la distribuzione di fuliggine e materiale organico nella particella combinata determina le sue proprietà ottiche complessive e gli effetti di riscaldamento o raffreddamento forzato radiativo.

Acquisizione di immagini al microscopio elettronico a scansione da diversi angoli di visualizzazione, i ricercatori hanno studiato le particelle contenenti fuliggine raccolte durante il Carbonaceous Aerosol and Radiative Effects Study (CARES) del DOE a Sacramento, California, nel giugno 2010. I loro risultati indicano che il materiale organico di viscosità da bassa a intermedia spesso inglobava fuliggine, mentre il materiale organico altamente viscoso si attacca alla superficie della fuliggine o ne rimane separato. Le particelle di fuliggine inglobate da sostanze organiche a bassa viscosità si ricoprono e possono essere rappresentate approssimativamente da un modello "core-shell", dove le particelle di fuliggine sono al centro di un guscio sferico idealizzato fatto di materiale organico. In contrasto, l'aumento della viscosità si traduce in un inghiottimento limitato (parziale), e quindi la formazione di configurazioni non-core-shell.

Questi risultati stabiliscono un legame tra la viscosità del materiale organico e la sua distribuzione quando miscelato internamente con particelle di fuliggine. La contabilizzazione degli effetti della viscosità della materia organica sullo stato di miscelazione delle particelle contenenti fuliggine nei modelli numerici migliorerà le stime del forzante radiativo dalla fuliggine.