物理学者が、火山灰雲中の粒子衝突時の電荷極性を決定する炭素含有分子の役割を特定した。この発見により、火山雷を引き起こす摩擦電気効果が説明できる。この発見は、二酸化ケイ素粒子を用いた実験から得られた。
火山雷は、火山灰雲の粒子が衝突し、摩擦電気効果によって電荷を交換し、プラスとマイナスに帯電したグループに分離して雷として放電するときに発生する。何十年もの間、研究者たちは、同じ二酸化ケイ素の粒子が接触すると、1つはプラスに、もう1つはマイナスに帯電し、予想された対称性を破ってしまう理由について頭を悩ませてきた。湿度、表面の粗さ、結晶構造などが候補として挙げられていたが、確証はなかった。 > 候補はたくさんあります」と、現在バルセロナ自治大学のガリアン・グロージャンは言う。「湿度が重要なのか、粗さが重要なのか、結晶構造が重要なのか。 グロージャンは、クロスターノイブルクにあるオーストリア科学技術研究所に在籍中、同僚らと表面の汚染物質の影響をテストした。超音波を使って二酸化ケイ素粒子を浮遊させ、それぞれの粒子をターゲットプレート上で1回跳ねさせ、その電荷を測定した。サンプルをベーキング洗浄すると、炭素を含む分子が除去され、電荷がプラスからマイナスに反転した。 > プラスに帯電するかもしれないし、マイナスに帯電するかもしれない。プラスに帯電することもあれば、マイナスに帯電することもあります。プラスに帯電する場合は、焼いたりクリーニングしたりして実験をやり直します。 分析の結果、炭素分子が他の要因よりも支配的であることが確認された。洗浄したサンプルは、空気中の炭素汚染物質を再取得する時間と同じように、約1日後にプラスの電荷を取り戻した。 オハイオ州クリーブランドにあるケース・ウェスタン・リザーブ大学のダニエル・ラックスは、この研究を賞賛した。 > 表面には多くのゴミが付着している。しかし、トライボエレクトリック・チャージでそのようなことが起こるのを見たことがありません」と彼は言う。 汚染は帯電方向の正確な予測を妨げるかもしれない。この研究はNature誌に掲載された（DOI: 10.1038/s41586-025-10088-w）。