Para fisikawan telah mengidentifikasi peran molekul yang mengandung karbon dalam menentukan polaritas muatan selama tabrakan partikel dalam awan abu vulkanik. Penemuan ini menjelaskan efek triboelektrik yang menyebabkan petir vulkanik. Temuan ini berasal dari eksperimen dengan partikel silikon dioksida.
Petir vulkanik muncul ketika partikel-partikel dalam awan abu bertabrakan dan bertukar muatan listrik melalui efek triboelektrik, memisahkan menjadi kelompok bermuatan positif dan negatif yang keluar sebagai petir. Selama beberapa dekade, para peneliti bingung mengapa partikel silikon dioksida yang identik memiliki muatan yang berbeda saat bersentuhan-satu positif, satu negatif-merusak simetri yang diharapkan. Kandidat seperti kelembapan, kekasaran permukaan, atau struktur kristal telah diusulkan tetapi tidak dikonfirmasi. > "Ada banyak kandidat," kata Galien Grosjean, yang sekarang bekerja di Autonomous University of Barcelona. "Orang-orang menduga bahwa kelembapan adalah hal yang penting, atau kekasaran, atau struktur kristal." Grosjean, ketika berada di Institut Sains dan Teknologi Austria di Klosterneuburg, dan rekan-rekannya menguji pengaruh kontaminan permukaan. Dengan menggunakan ultrasound untuk melontarkan partikel silikon dioksida, mereka membiarkan setiap partikel memantul satu kali pada pelat target yang cocok dan mengukur muatannya. Membersihkan sampel dengan memanggang molekul yang mengandung karbon yang dihilangkan, membalikkan muatan dari positif ke negatif. > "Muatannya bisa positif atau negatif. Jika positif, kami akan memanggang atau membersihkannya dan mengulangi percobaan - dan kemudian muatannya menjadi negatif," kata Grosjean. Analisis mengkonfirmasi molekul karbon sebagai faktor dominan, mengesampingkan faktor lainnya. Sampel yang telah dibersihkan kembali bermuatan positif setelah sekitar satu hari, sesuai dengan waktu untuk mendapatkan kembali kontaminan karbon di udara. Daniel Lacks dari Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio, memuji hasil penelitian ini. > "Orang-orang tahu bahwa permukaan memiliki banyak kotoran. Tapi saya belum pernah melihat hal itu muncul dalam pengisian daya triboelektrik," katanya. Tantangan yang masih kurang: kontaminasi dapat menghalangi prediksi yang tepat dari arah pengisian daya. Studi ini muncul di Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-10088-w).