Представьте: вы тянете кусочек скотча в темной комнате — и вдруг вспыхивает крошечная молния. На первый взгляд, это просто забавный трюк. Но за ним скрывается удивительная физика — и новые возможности для химии.
Команда химика Ричарда Заре из Стэнфордского университета и физико-химика Синьсина Чжана из Нанькайского университета в Тяньцзине показала: отклеивающаяся клейкая лента способна создавать электрические поля колоссальной силы, сообщает Sexplores.
Эксперимент выглядел просто: ленту наматывали на цилиндр при помощи двигателя и измеряли параметры. При медленном отклеивании (12,5 см в секунду) напряжение оставалось слабым. Но при скорости 50 см в секунду поле между лентой и рулоном достигало миллиард вольт на метр. Для сравнения: молния в грозовом облаке «зажигается» при трех миллионах вольт на метр. В случае со скотчем все происходит в микроскопическом пространстве, поэтому никакой опасности для человека нет.
Эффект объясняется трибоэлектричеством — процессом, когда контактирующие материалы накапливают заряд при разъединении. Мы сталкиваемся с этим ежедневно: надутый воздушный шар липнет к стене, а шерстяной свитер потрескивает от статического электричества. Но скотч отклеивается рывками, так называемым «прилипанием-скольжением», что резко усиливает накопление энергии.
Когда поле достигает критической силы, электроны вырываются и сталкиваются с молекулами воздуха, превращая их в ионы. Возникают миниатюрные разряды — «микромолнии», способные запускать химические реакции. В экспериментах молекулы водяного пара и пары химических соединений действительно вступали в реакции прямо возле ленты.
Такие микровспышки можно использовать как «чистые» источники энергии для проведения реакций, которые сегодня требуют токсичных веществ или огромных затрат электричества. Управлять химией при помощи электричества — это и есть экологичная химия. В обычных условиях для этого применяют проводящие материалы, но они могут искажать сами реакции. А вот клейкая лента, не проводящая ток, создает поле и при этом не вмешивается в процесс. Такой подход может открыть совершенно новое направление в химии.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые создали датчики по образцу усов кошки.
