DENVER — La electricidad estática es un tema delicado.

Al tocar o frotar dos materiales, pueden intercambiar carga eléctrica. Pero los detalles detrás del fenómeno de la electricidad estática son poco comprendidos. Ahora, los científicos han identificado un factor oculto en juego. Una fina capa de moléculas ricas en carbono altera cómo materiales idénticos intercambian carga, informan los científicos en la edición del 19 de marzo de Nature. Eso sugiere que la contaminación superficial juega un papel importante en la electricidad estática.

“La electricidad estática no es un juego de niños,” dijo el físico Scott Waitukaitis en una conferencia del 16 de marzo en la Cumbre Global de Física de la Sociedad Estadounidense de Física. “Literalmente, podría ser la razón por la que tenemos tierra bajo nuestros pies.” Se piensa que la carga creada por partículas que colisionan en discos protoplanetarios ayuda a la formación de planetas, incluyendo la Tierra. También es el origen del rayo volcánico, ayuda a sostener la arena levantada en tormentas de polvo y puede causar accidentes industriales como incendios en aserraderos.

Cuando dos partículas idénticas chocan entre sí, una adquiere carga positiva y la otra se vuelve negativa. Pero los científicos no sabían qué determina qué partícula obtiene cada carga. Waitukaitis y sus colegas investigaron este efecto en dióxido de silicio, o sílice, un material común que se encuentra en arena, roca y vidrio.

Los investigadores hicieron rebotar una pequeña esfera de sílice sobre una placa de sílice y midieron la carga que la esfera adquiría. Para ello, los científicos usaron una técnica llamada levitación acústica, que aprovecha ondas sonoras para suspender la cuenta de sílice de medio milímetro en el aire antes de dejarla caer. Esa técnica evitó efectos indeseados de contactos físicos con el objeto.

Algunas esferas se cargaron positivamente mientras la placa se cargó negativamente. Pero algunas interacciones fueron al revés. Sin embargo, si los investigadores calentaban la esfera o la placa a 200° Celsius por dos horas y luego la enfriaban, podían manipular el efecto. Una esfera previamente calentada casi siempre se cargaba negativamente frente a una placa sin tratar, mientras que una placa calentada hacía que la esfera se cargara positivamente. Lo mismo ocurría cuando las esferas se exponían a plasma, una mezcla de partículas eléctricamente cargadas. En ambos casos, el objeto tratado adquiría carga negativa y el objeto sin modificar se volvía positivo.

Una inspección detallada de los materiales reveló que los tratamientos de calor y plasma eliminaban una fina capa de moléculas ricas en carbono de la superficie de la sílice. Casi todo objeto expuesto al aire está recubierto de manera similar, gracias a las moléculas orgánicas siempre presentes en el ambiente. “Este pastel de carbono simplemente crece en todo, en cualquier ambiente,” dice Waitukaitis, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria en Klosterneuburg.

Tras tratar térmicamente una esfera, su capa de carbono reaparecía en varias horas, debido a la exposición a las moléculas ricas en carbono del aire. El comportamiento de carga de la esfera se aproximaba a su nivel original a la par con el crecimiento de la capa de carbono, lo que sugiere que esta capa era responsable del cambio en cómo cargaban los objetos.

“Eso lo confirmó realmente, que las dos cosas cambiaban en la misma escala de tiempo,” dice el ingeniero químico Daniel Lacks de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, quien no participó en la investigación.

Desde hace tiempo los científicos sospechaban que la contaminación superficial — por carbono u otras sustancias — era importante para comprender la electricidad estática. El nuevo estudio “prueba muy claramente el punto general de que las contaminaciones superficiales no controladas desempeñan un papel importante,” dice el científico de materiales Laurence Marks de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. Pero no es el fin de la historia. Experimentos previos, dice, han encontrado otros factores relevantes, como la curvatura de una superficie.

Incluso un cambio pequeño en la capa de carbono puede alterar los resultados de un experimento, dice el físico Rolf Möller de la Universidad de Duisburg-Essen en Alemania. “Este trabajo muestra bien que uno debe ser muy cuidado respecto a la... influencia de las contaminaciones.”

Las conclusiones del estudio aplican para la sílice y materiales relacionados, denominados óxidos aislantes. Pero la importancia de entender los efectos superficiales es general. En un estudio anterior, Waitukaitis y colegas encontraron que la electricidad estática entre polímeros blandos dependía de cuántas veces habían sido tocados y qué tan lisas eran sus superficies como resultado.

Los investigadores aún no saben cómo altera la capa de carbono el resultado del experimento, ni siquiera cómo se intercambia la carga realmente entre objetos. Pero el trabajo podría estimular una mejor comprensión de un fenómeno electrizante.

Citas

G. Grosjean et al. El carbono adventicio rompe la simetría en la electrificación por contacto de óxido. Nature. Publicado en línea el 18 de marzo de 2026. doi: 10.1038/s41586-025-10088-w.

S. Waitukaitis. Los secretos de la electricidad estática se encuentran en la superficie. Cumbre Mundial de Física, Denver, 16 de marzo de 2026.

Por Emily Conover​

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