Ensimmäiset, jotka kiinnostuivat tästä ilmiöstä, olivat muinaiset kreikkalaiset, jotka havaitsivat meripihkan vetävän esineitä puoleensa kitkan jälkeen. Kuitenkin vasta äskettäin ei ollut olemassa vankkaa teoriaa, joka selittäisi tarkasti tämän kuitenkin tutun sähkön.
Merkittäviä edistysaskeleita tapahtui 1700-luvulla Benjamin Franklinin toimesta. Hän esitteli positiivisen ja negatiivisen varauksen käsitteet, mutta hänen teoriansa sähköisistä nesteistä osoittautuivat epätäydellisiksi. Northwesternin yliopiston professori Laurence Marksin tiimin työn ansiosta mysteerin avain löydettiin. He mallinsivat staattista sähköä nanometrin tasolla, korostaen kitkan merkitystä.
Tutkijat havaitsivat, että esinettä hierottaessa sen etu- ja takaosassa tapahtuu muodonmuutoksia. Nämä muodonmuutokset aiheuttavat sähkövarausten siirtymisen, luoden siten virran. Tämä selittää staattisen sähkön syntymisen. Laurence Marksin kehittämä malli perustuu "elastisen leikkauksen" käsitteeseen, eli materiaalin kykyyn vastustaa kitkaa.
Voit havaita tämän vastuksen arjessasi: yritä liu'uttaa lasiasi pöydälläsi tai yritä liukua sukkasillasi sileällä lattialla: huomaat, että aluksi liukuminen tapahtuu, mutta se loppuu nopeasti, koska materiaali (pöytä tai lattiasi) aiheuttaa vastusta. Juuri tämä liukumisen vastus pakottaa sähkövaraukset jakautumaan uudelleen, mikä tuottaa kitkan aikana havaittavan sähkövirran.
Nano Letters -lehdessä tutkijat kuvaavat yksityiskohtaisesti, kuinka nämä epäsymmetriset varaukset kompensoidaan muilla vapailla varauksilla, mikä johtaa sähkövirran muodostumiseen. Tämän löydön vaikutus ulottuu paljon pidemmälle kuin päivittäiset kokemuksemme staattisesta sähköstä. Esimerkiksi teollisuudessa voi tapahtua räjähdyksiä tämän ilmiön vuoksi, jota ei ole aiemmin ymmärretty hyvin.
Parempi hallinta tästä ilmiöstä voisi avata tien lukuisiin käytännön sovelluksiin. Esimerkiksi elintarviketeollisuudessa staattista sähköä käytetään jo kahvipapujen jauhatuksen parantamiseen, mutta se voisi myös optimoida farmaseuttisten jauheiden tuotantoa. Avaruusalalla se voisi helpottaa hiukkasten kokoamista materiaalien valmistuksessa tai sitä voitaisiin hyödyntää kosmisen pölyn keräämisessä avaruustutkimuksessa.
Miksi staattinen sähkö on niin yleistä arjessamme?
Staattinen sähkö ilmenee usein tavallisissa tilanteissa, kuten kävellessäsi matolla tai pukiessasi villapaitaa. Tämä johtuu siitä, kuinka helposti tietyt materiaalit, kuten muovit tai kankaat, keräävät varauksia.Arjessa tämä ilmiö voi aiheuttaa pieniä sähköpurkauksia, mutta sillä on myös teollisia sovelluksia, kuten hiukkasten hallinta tai elektrostaattinen tulostus.