El estudio, publicado en Physical Review Materials, revela que el tamaño de las partículas juega un rol clave en cómo adquieren carga eléctrica, fenómeno con implicaciones que van desde la industria, los medicamentos y hasta la exploración espacial.
Por Ricardo Acevedo Zalaquett. ¿Por qué dos partículas aparentemente iguales terminan con cargas eléctricas muy distintas? Esta es una de las preguntas que buscaba responder un nuevo estudio de investigadores internacionales que contó con la participación de científicos de tres universidades chilenas, quienes se adentraron en un fenómeno tan cotidiano como enigmático: la electrificación por fricción.
La investigación contó con la participación de los académicos del Departamento de Física (DFI) de la FCFM de la Universidad de Chile, Dr. Nicolás Mujica, y Dr. Marcos Flores, el profesor de la Universidad de O’Higgins, Dr. Gustavo Castillo, el académico PUC, Santiago Tassara, el Dr. Scott R. Waitukaitis, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) y la estudiante de Magíster del DFI Macarena Lara, y fue publicada en la revista Physical Review Materials, revelando que el tamaño de las partículas influye de manera decisiva en la forma en que se distribuye su carga eléctrica.
Efectos del Tamaño
Según explica el Dr. Nicolás Mujica, la investigación –con impactos que van desde la industria, medicamentos y hasta la exploración espacial-, concluye que las partículas más grandes tienen mayor probabilidad de adquirir cargas significativamente altas, en una relación que crece proporcionalmente con su área superficial.
“Este nuevo estudio revela una ley fundamental que vincula tamaño y comportamiento eléctrico en la naturaleza. Los resultados obtenidos permiten comprender mejor cómo se cargan partículas de distinto tamaño, lo que incide tanto en fenómenos naturales como en contextos industriales, abriendo la posibilidad de desarrollar modelos predictivos sobre la generación de descargas”, dice Mujica.
La investigación detalla que la electrificación por fricción, también conocida como efecto triboeléctrico, ocurre cuando materiales entran en contacto y se transfieren carga eléctrica. Aunque es un fenómeno ampliamente observado -desde tormentas de polvo hasta procesos en la industria-, aún presenta interrogantes fundamentales, especialmente cuando ocurre entre materiales idénticos, donde en principio no debería haber transferencia neta de carga.
Para abordar este problema, el equipo estudió sistemas compuestos por grandes cantidades de partículas aislantes de óxido, todas con la misma composición química y propiedades superficiales similares, pero con tamaños controlados, labor que fue desarrollada en los laboratorios de la FCFM de la Universidad de Chile y del Instituto de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de O’Higgins. Los resultados mostraron que las distribuciones de carga presentan una alta frecuencia de valores extremos, mucho mayor que la predicha por modelos simples.
“Lo interesante es que estas diferencias emergen incluso cuando las partículas son prácticamente indistinguibles en su composición. El tamaño, por sí solo, introduce un sesgo significativo en cómo se distribuye la carga”, destacan los autores.
