Nêutrons iluminam mistérios ambientais e biológicos

As técnicas de nêutrons são há muito valorizadas em vários campos científicos por sua capacidade de penetrar materiais sem alterar sua estrutura. No entanto, seu uso em ciências ambientais e biológicas tem sido limitado. Sistemas complexos como interações solo-água e fisiologia vegetal são desafiadores para métodos tradicionais. Devido a esses desafios, há uma necessidade urgente de aprimorar as técnicas de nêutrons para obter uma compreensão mais profunda desses processos intrincados.

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge conduziram esta perspectiva, que foi publicada em Fronteiras da Ciência e Engenharia Ambiental em 15 de abril de 2024. Ele explora a aplicação de métodos de nêutrons em ciências ambientais e biológicas, com foco em avanços recentes e seu potencial para abordar os principais desafios de pesquisa. O estudo enfatiza as capacidades de espalhamento de nêutrons, imagens e outras técnicas no estudo de sistemas biológicos e ambientais complexos em múltiplas escalas.

O estudo identifica várias áreas-chave onde as técnicas de nêutrons são inestimáveis. A imagem de nêutrons, por exemplo, tem sido crítica na visualização das interações solo-raiz, oferecendo insights detalhados sobre o transporte de água e nutrientes dentro da rizosfera. As técnicas de espalhamento de nêutrons permitiram que os pesquisadores sondassem a estrutura em nanoescala de materiais porosos, fornecendo dados essenciais sobre a dinâmica de fluidos e o comportamento do material sob várias condições.

O desenvolvimento de novos instrumentos, como aqueles na Spallation Neutron Source’s Second Target Station (STS), ampliou o escopo da pesquisa de nêutrons, permitindo estudos resolvidos no tempo e tamanhos de amostra menores. Esses avanços abrem novas possibilidades para estudos in situ, oferecendo uma compreensão mais abrangente de processos cruciais para enfrentar desafios globais como mudanças climáticas e agricultura sustentável.

Dr. Alexander Johs, um especialista líder na área, observou: “Os avanços nas técnicas de nêutrons não são apenas incrementais; eles representam uma mudança de paradigma em como estudamos sistemas ambientais e biológicos complexos. Com novas capacidades surgindo em instalações de nêutrons em todo o mundo, estamos prestes a descobrir insights que antes estavam além do nosso alcance, cruciais para abordar alguns dos desafios mais urgentes na ciência ambiental e biologia.”

As implicações desta pesquisa são extensas, particularmente em agricultura sustentável, conservação ambiental e bioenergia. Ao permitir análises mais detalhadas e precisas de sistemas complexos, as técnicas de nêutrons podem avançar significativamente o desenvolvimento de soluções sustentáveis ​​para desafios globais.

O desenvolvimento e a aplicação contínuos desses métodos podem levar a avanços na compreensão de como os processos ambientais e biológicos interagem, contribuindo, em última análise, para estratégias mais eficazes de gerenciamento de recursos naturais e mitigação dos impactos das mudanças climáticas.