Na vlasy si natřete balón a balón obvykle zvedne negativní elektrický náboj, zatímco vaše vlasy jsou pozitivní. Nová studie však ukazuje, že náboj, který se objekt zvedne, může záviset na jeho historii. Početkrát se objekt dříve dotkl jiného určeného, zda se objekt stal negativně nebo pozitivně nabitý, když se znovu dotkne, vědci ve 20. únoru hlásí vědci ve 20. únoru Příroda.
Práce by mohla být krokem k pochopení účinků za jevem statické elektřiny, ve kterém se elektrický náboj hromadí na materiálech poté, co se otírají nebo se dotknou dohromady. Ačkoli statická elektřina je denní jev, vědci stále nechápou, jak přenos poplatků funguje. Tento jev je důležitý pro všechno od Blesk Storms na opylení. Ale „jsme prostě naprosto bezradní, jako Mega-Cleemple, co se vlastně děje,“ říká fyzik Scott Waitakaitis z Institutu vědy a technologie Rakouska nebo Ista v Klosterneburgu.
Vědci nevědí, co se přenáší z jednoho materiálu do druhého, když se objekty dotknou. Mohly by to být elektrony, elektricky nabité atomy nazývané ionty nebo malé bity materiálu. I reprodukovatelnost je boj: stejný experiment může poskytnout jiný výsledek v různých dnech nebo v různých laboratořích. To ztěžovalo vyvození jasných závěrů.
Takže Waitakaitis a jeho kolegové zjednodušili věci. Studovali elektrický náboj v experimentech s jediným materiálem, squishy polymer zvaný polydimethylsiloxan nebo PDMS. Dotkli se různých čtverců materiálu dohromady a měřili přenesený náboj. (Squishissiness je užitečná pro zajištění toho, aby oba objekty v experimentech navzájem navázaly dobrý kontakt.)
Zdálo se, že vzorky nejprve si vyměnily poplatek náhodně. Nakonec však vědci objevili vzorec. Vzorek, který byl mnohokrát dotčen jiným vzorkům, by se při dotčení čerstvého dotkl.
Vědci také zjistili, že vzorky vytvořily tzv. Triboelektrické série. To je uspořádání na základě toho, který materiál v páru má záporné náboje a který pozitivní náboj, když se dotkne. Například ballon obvykle jde negativní, když se dotkne vašich vlasů. Ale balón dotčený teflonu by obvykle získal pozitivní náboj. Triboelektrická řada obvykle zahrnuje různé typy materiálů, ale jejich vlastní série tvořily také různé kousky PDM. Také tam záležela o historii kontaktu. Triboelektrická série vytvořená poté, co vzorky měly mnoho předchozích kontaktů.
Vědci podrobně zkoumali vzorky PDMS, aby určili, co způsobuje účinek. Zjistili, že vzorky, které se opakovaně dotkly, byly plynulejší na velmi malých stupních vzdáleností asi 10 nanometrů.
To, co to znamená pro tajemství statické elektřiny, zatím není jasné. Výsledek však osvětluje zdroj některého zmatku. „Pomáhá (USA) pochopit předchozí nereproducibilitu, protože máte tyto materiály, o kterých si myslíte, že jsou stejné, ale v nanostruktuře budou jemné rozdíly,“ říká Chemical Engineer Daniel, který v Clevelandu postrádá Case Western Reserve University. „Věřím, že to je klíčový výsledek.“
Objev byl „směs mezi náhodnou a naprostou tvrdohlavostí z mé strany,“ říká fyzik Juan Carlos Sobarzo, také Ista, který provedl experimenty. Když experimenty nefungovaly podle očekávání, zkusil je znovu, den co den, dokud to neudělaly. To vedlo vědce, aby si uvědomili, že samotné opakování bylo klíčem k získání triboelektrické série, protože vzorky musely být mnohokrát dotkny. „Kdybych jsem nesledoval své střeva, mohli bychom zmeškat důležitost historie kontaktu.“
Zdá se, že Sobarzo měl ten správný dotek.
Zdrojový odkaz
