O fenômeno do vento iônico é conhecido há séculos:aplicando uma voltagem a um par de eletrodos, elétrons são removidos das moléculas de ar próximas, e o ar ionizado colide com as moléculas de ar neutras à medida que se move de um eletrodo para o outro. O efeito é tão fácil de produzir que costuma aparecer em feiras de ciências, e pode até ter um futuro na propulsão de naves espaciais. Contudo, exatamente o que causa o vento iônico ainda é uma questão em aberto.

Em um novo artigo publicado em Nature Communications , uma equipe de pesquisadores da Coréia do Sul e da Eslovênia investigou experimentalmente como o vento iônico é causado quando partículas carregadas colidem com partículas neutras. Uma de suas principais descobertas é que os elétrons - e não apenas os íons - desempenham um papel importante na geração de vento iônico, levando-os a chamar o efeito de "vento elétrico".

"Em geral, o vento elétrico foi chamado de "vento iônico" porque apenas os íons positivos e negativos foram considerados como jogadores-chave, "co-autor Wonho Choe, Professor do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, contado Phys.org . "Em nosso estudo, Contudo, tanto elétrons quanto íons participam da geração de vento elétrico, dependendo da polaridade do eletrodo polarizado. Portanto, o uso da nomenclatura para o 'vento iônico' requer um novo consenso. Usamos o termo 'vento elétrico' em vez de 'vento iônico, 'como nossa principal descoberta indica que os elétrons são o jogador principal, em vez de íons negativos como O ^2- e O ^- durante o período de tensão negativa. "

Em seus experimentos, os pesquisadores geraram um fluxo de hélio neutro e um jato de plasma pulsado em várias tensões. Em seguida, eles usaram uma técnica chamada fotografia Schlieren (que costuma ser usada para fotografar aviões em vôo) para tirar fotos dos fluxos dessas partículas. Ao controlar a largura do pulso e a altura do jato de plasma, os pesquisadores monitoraram como essas mudanças afetam o movimento das partículas e o vento resultante.

Como este é o primeiro experimento a mostrar claramente o acoplamento entre partículas neutras e carregadas em um plasma, os resultados fornecem evidências diretas do que acontece quando os elétrons e íons afastam as partículas neutras. A transferência de momento resultante causa um arrasto de partícula carregada, que gera uma força eletro-hidrodinâmica (causada por partículas carregadas), dando origem a um vento claramente observável de partículas carregadas.

"O vento elétrico era anteriormente considerado um resultado da transferência de momentum colisional de partículas carregadas aceleradas e partículas neutras, com base em observações heurísticas e experimentos, "Choe disse." No entanto, como mencionado em nosso artigo, não havia nenhuma evidência convincente sobre o mecanismo principal (a correlação entre plasma e transferência de momento) para a geração de vento elétrico, que é criado durante a 'propagação do streamer (onda de ionização)' ou a 'deriva de carga espacial'. Nossos experimentos de modelo mostram claramente que a contribuição do streamer de plasma em movimento para a geração eólica elétrica é insignificante, e o vento elétrico é causado principalmente pelas cargas espaciais residuais após a propagação e o colapso do streamer de plasma. "

Os resultados devem levar a um melhor entendimento das interações entre as partículas carregadas e neutras em várias situações, e tem aplicações potenciais em áreas como engenharia de controle de fluxo.

"Nossas descobertas podem ter aplicações para reduzir a força de arrasto em um veículo, resultando na redução do consumo de combustível e óxidos de nitrogênio, que são um poluente ambiental e uma das principais fontes de micro poeiras, "Choe disse." Isso também pode reduzir a separação do fluxo nas pás da turbina eólica. "

Os pesquisadores também planejam investigar possíveis aplicações com plasmas.

"Um dos tópicos interessantes recentes na comunidade do plasma é o controle seletivo da produção química por plasmas de ar de baixa temperatura, "Choe disse." Planejamos pesquisas para estudar a correlação entre os produtos químicos do plasma e o vento elétrico. Podemos também investigar a possível correlação entre o vento elétrico e a bola de plasma, um fenômeno que pode ocorrer quando um raio cai. "

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