Un equipo internacional de científicos, con participación de chilenos, logró explicar un fenómeno que ha intrigado a la ciencia durante siglos: por qué materiales como la arena, el polvo o la ceniza volcánica pueden generar electricidad al entrar en contacto. El estudio, publicado en la revista Nature, identifica el rol clave de la química de superficie en la transferencia de carga entre partículas, un proceso fundamental tanto en la naturaleza como en la industria.
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Un fenómeno cotidiano con impacto global
Desde las impresionantes tormentas eléctricas en erupciones volcánicas hasta problemas industriales con polvo, el fenómeno es el mismo: la transferencia de carga eléctrica entre materiales granulares. Incluso en la vida diaria, influye en situaciones aparentemente simples, como la calidad del café molido, donde la electricidad estática puede hacer que las partículas se adhieran entre sí.
La clave está en la superficie
Durante años, se pensó que la carga eléctrica entre partículas idénticas era un proceso aleatorio. Sin embargo, el estudio demuestra que existe un factor determinante: la composición química de la superficie de cada partícula. “Lo que mostramos es que existe un parámetro concreto que rompe esa simetría: el estado químico de la superficie”, explicó el físico Nicolás Mujica, académico de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.
En particular, los investigadores identificaron el rol del carbono adventicio, una capa de compuestos de carbono que se adhiere de manera desigual a cada partícula, generando diferencias en la carga eléctrica.
Experimentos reveladores con arena
En pruebas realizadas con partículas de dióxido de silicio, principal componente de la arena, los científicos observaron que, pese a ser idénticas, algunas partículas se cargaban positivamente, otras negativamente y otras no. Esto se explica porque cada partícula tiene una historia distinta de exposición ambiental, lo que afecta su superficie a nivel microscópico. Además, los investigadores demostraron que este comportamiento puede controlarse experimentalmente:
- Al limpiar las partículas, la carga se vuelve predecible
- Es posible incluso invertir la polaridad eléctrica
- Con el tiempo, la exposición al ambiente vuelve a alterar el sistema
Aplicaciones: desde volcanes hasta la industria
El hallazgo tiene implicancias en múltiples áreas:
- Erupciones volcánicas: explica la generación de rayos en columnas de ceniza
- Industria: permite reducir riesgos de explosiones por polvo
- Ciencia planetaria: ayuda a entender la formación de planetas
- Biología: influye en procesos como la polinización
- Vida cotidiana: impacta en la manipulación de alimentos como el café
“Un fenómeno que parecía aleatorio está gobernado por procesos bien definidos a nivel molecular”, concluyó Mujica.
Ciencia chilena en la frontera del conocimiento
El estudio contó con la participación de académicos del Departamento de Física y del Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales de la Universidad de Chile, consolidando el aporte nacional en investigación de alto nivel. Este avance conecta la física y química fundamental con problemas concretos, desde la seguridad industrial hasta fenómenos naturales extremos.
