Un estudio publicado en Physical Review Materials demuestra que el tamaño de las partículas es determinante en cómo adquieren carga eléctrica, con implicancias que van desde la industria farmacéutica hasta la exploración espacial.
¿Por qué dos partículas aparentemente iguales terminan con cargas eléctricas muy distintas? Esta es la pregunta que buscó responder un estudio internacional con participación de científicos de tres universidades chilenas, centrado en un fenómeno tan cotidiano como aún enigmático: la electrificación por fricción.
La investigación fue desarrollada por académicos del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, junto a especialistas de la Universidad de O’Higgins, la Pontificia Universidad Católica y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA). Los resultados, publicados en Physical Review Materials, revelan que el tamaño de las partículas influye de manera decisiva en la distribución de su carga eléctrica.
El efecto del tamaño
Según explica el físico Nicolás Mujica, las partículas de mayor tamaño tienen más probabilidades de adquirir cargas significativamente altas, en una relación que crece proporcionalmente con su área superficial.
“Este estudio revela una ley fundamental que vincula el tamaño con el comportamiento eléctrico en la naturaleza. Los resultados permiten comprender mejor cómo se cargan partículas de distinto tamaño, lo que impacta tanto en fenómenos naturales como en aplicaciones industriales, abriendo la puerta a modelos predictivos sobre la generación de descargas”, señala.
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 industriales, aún presenta interrogantes fundamentales, especialmente cuando ocurre entre materiales idénticos, donde en teoría no debería existir 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. Los experimentos, realizados en laboratorios en Chile, evidenciaron que las distribuciones de carga presentan una alta frecuencia de valores extremos, mucho mayor a la predicha por modelos tradicionales.
“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.
Aplicaciones: de la industria a otros planetas
El académico Gustavo Castillo subraya que estos hallazgos no solo aportan al conocimiento fundamental, sino que también tienen aplicaciones concretas.
En la industria farmacéutica, por ejemplo, entender cómo se distribuye la carga permitiría mejorar la mezcla de medicamentos en polvo, evitando que las partículas se agrupen por electricidad estática y asegurando dosis más precisas.
Asimismo, este conocimiento podría aplicarse en la exploración espacial, donde la acumulación de carga en superficies planetarias representa un desafío para equipos y astronautas.
Mujica agrega que estos resultados también ayudan a comprender fenómenos naturales y mejorar la seguridad industrial. “Podrían explicar, por ejemplo, las tormentas eléctricas en volcanes, donde partículas de distintos tamaños se cargan de manera diferente. También permitirían anticipar riesgos en procesos industriales, donde la acumulación de carga puede provocar explosiones”, explica.
Un avance clave en física
Este estudio impone nuevas restricciones a las teorías que buscan explicar cómo se genera y distribuye la carga en sistemas de partículas aislantes, abriendo nuevas preguntas sobre un fenómeno que, pese a ser común, sigue sin comprenderse completamente.
Debido a su relevancia, la publicación fue distinguida como Editor’s Suggestion y destacada en Physics Magazine de la American Physical Society, posicionándose entre las investigaciones de mayor impacto en la comunidad científica internacional.
La entrada ¿Por qué algunas partículas se cargan más que otras? Científicos chilenos revelan el rol clave del tamaño se publicó primero en Revista Ecociencias.
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