¿Quién no se ha frotado un globo en su cabello solo para ver que se adhiere a una pared después? Este experimento infantil ilustra la triboelectricidad, un fenómeno en el que el contacto o fricción simple provoca una transferencia de carga eléctrica entre dos materiales. Aunque son familiares en la vida cotidiana, sus mecanismos aún son poco conocidos. Aún más sorprendente, este proceso no se limita a los sólidos. También puede ocurrir cuando una gota de agua se desliza sobre una superficie hidrófoba, un caso único de «triboelectrificación líquida».
Un equipo de investigadores [1] ahora ha arrojado luz sobre este fenómeno utilizando una técnica de mapeo electrostático sin precedentes, capaz de rastrear cargas que quedan en la estela de una gota durante el tiempo y el espacio. Los resultados son sorprendentes: en lugar de permanecer limitados al sendero inicial, estas cargas se extienden rápidamente por toda la superficie. Su movilidad lateral es tan alta que incluso excede la de los iones en la solución acuosa, al contrario de la desaceleración esperada debido al contacto con el sólido.
Las simulaciones realizadas junto con estos experimentos revelan que estas cargas corresponden a iones hidratados atrapados en la interfaz. En otras palabras, cada ion permanece rodeado por una cáscara delgada de moléculas de agua que lo aislan parcialmente del sustrato. En este estado único, denominado un «charco iónico», el ion literalmente se desliza sobre la superficie, limitado solo por fricción entre su caparazón de hidratación y el sustrato. Esta fricción interfacial, mucho más baja de lo previsto, explica la extraordinaria velocidad de difusión observada.
Otra sorpresa: la propagación de los cargos no depende de su densidad. Los iones se mueven independientemente entre sí, sin repelarse entre sí, lo que indica que el proceso se rige por completo por la interacción con la superficie. Además, al ajustar el pH del agua, es posible cambiar tanto el signo como la magnitud de la carga depositada, confirmando la participación directa de las especies iónicas en la gota.
Estos hallazgos revelan un nuevo estado de materia, llamado «charco iónico», donde los iones hidratados se comportan como partículas casi libres a pesar de estar atrapados en la superficie. Proporcionan una nueva visión de la triboelectrificación entre los sólidos, que pueden originarse a partir de la transferencia de películas de agua con carga nanométrica. A largo plazo, comprender la dinámica de estos «charcos iónicos» podría inspirar avances en la nanofluídica, la electrónica iónica o incluso el diseño de recolectores de energía basado en el movimiento de las gotas.
Fuente: Escuela Superior de Física Industrial y Química de la Ciudad de París
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Publicado anteriormente en The European Times.
