A eletrificação de contato pode surgir quando ocorre contato físico entre dois materiais. Em um novo relatório agora publicado sobre Avanços na ciência , Ding Li, e uma equipe de cientistas em nanociência, nanoenergia e ciência de materiais na China e nos EUA, detalharam espectros de emissão de fótons com características atômicas entre dois materiais sólidos. A transferência de elétrons pode ocorrer na interface de um átomo em um material para outro átomo em outro material, juntamente com a emissão de fótons, durante a eletrificação de contato.
Este processo pode auxiliar a espectroscopia de emissão de fótons de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIPES) para detectar a espectroscopia correspondente à eletrificação de contato em uma interface e impactar na percepção das interações entre sólidos, líquidos e gases. A física desta pesquisa pode ser expandida para emissão de raios X, excitação de elétrons Auger e emissão de elétrons durante a eletrificação de contato, que ainda precisa ser explorada. O trabalho leva a um campo geral conhecido como espectroscopia de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIS).

Triboeletrificação

A eletrificação de contato é um termo científico usado para o conhecido fenômeno da triboeletrificação e define as cargas produzidas pelo contato físico. O conceito é universal tanto na vida cotidiana quanto na natureza, ocorrendo entre os sapatos e o solo, quando as nuvens se movem no ar e quando a Terra treme. Embora o processo tenha sido registrado pela primeira vez há mais de 2.600 anos, os cientistas ainda debatem o mecanismo por trás do processo. A pesquisa na área evoluiu com tecnologias modernas para descrever a verdadeira complexidade do fenômeno, embora algumas observações sejam inexplicáveis ​​ou contraditórias. Neste trabalho, Li et al observaram espectros de emissão de fótons com características atômicas durante a eletrificação de contato em uma interface sólido-sólido por contato de etileno propileno fluorado (FEP) com acrílico ou FEP com quartzo. Em comparação com a triboluminescência, a emissão de fótons característica induzida pela eletrificação de contato pode carregar informações abundantes sobre a estrutura de energia nas interfaces. Li et al sugeriram três processos físicos possíveis para entender a emissão de fótons decorrentes da carga de elétrons transferida durante a eletrificação da carga. O processo é conhecido como espectroscopia de fótons de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIPES) e pode permitir que pesquisadores estudem transições eletrônicas em interfaces sólido-sólido.

O princípio de funcionamento da eletrificação de contato (CE)

Li et al formaram as partes centrais de um cilindro oco ensanduichado entre uma tampa de metal e uma base de metal, dentro da qual eles acionaram quatro ventiladores de metal usando um motor. A equipe prendeu os materiais para eletrificação de contato (CE) aos ventiladores de metal ou ao cilindro e induziu CE na interface durante a rotação do ventilador. Eles mediram a pressão usando um motor de pressão e controlaram o fluxo diferencial de entrada e saída da câmara de vácuo através de medidores de vazão. Se um sinal de fóton se originasse do núcleo, eles poderiam gravá-lo usando um espectrômetro com um detector de dispositivo de carga acoplada sensível. Li et al observaram a emissão de fótons associada aos processos físicos de CE. Por exemplo, as emissões de fótons com características de espectro atômico foram associadas a transições de elétrons durante a eletrificação de contato e os cientistas definiram esse fenômeno como espectroscopia de emissão de fótons de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIPES).

Processos físicos de transferência de elétrons

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A equipe em seguida ilustrou os processos físicos subjacentes às linhas de emissão de fótons em relação aos níveis de energia e transições de elétrons na configuração. Por exemplo, quando o material FEP entrou em contato com o quartzo, ocorreram transições eletrônicas para esses materiais, incluindo transições entre átomos como hidrogênio e oxigênio na superfície do quartzo. A equipe resumiu as possíveis rotas físicas para transições de elétrons entre diferentes átomos durante a eletrificação de contato e observou dois métodos possíveis para a transição de elétrons para estados excitados, incluindo (1) transição de elétrons da órbita molecular para o estado excitado de um átomo, ou (2) a excitação de um átomo de um nível de energia mais baixo para um nível de energia mais alto dentro de um átomo. Além disso, um elétron no estado excitado pode transitar para um nível de energia mais baixo emitindo um fóton. A espectroscopia de emissão de fótons de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIPES) é diferente de espectros fluorescentes para moléculas, onde CEIIPES está associado à emissão de fótons em relação à transferência de elétrons entre dois átomos. Comparativamente, os espectros de fluorescência estão associados à transição eletrônica entre os níveis moleculares com muitos níveis vibracionais. A equipe então destacou o papel do átomo de hidrogênio durante a eletrificação de contato, onde os átomos de H possuíam papéis únicos durante os experimentos. Os presentes estudos demonstraram apenas a emissão de fótons em relação ao CEIIPES em interfaces sólido-sólido, a equipe pretende usar o método e revelar fenômenos mais interessantes em sólido-líquido, sólido-gás, gás-gás e gás-líquido, bem como líquido-líquido. interfaces líquidas.

Perspectivas

Desta forma, Ding Li e colegas observaram espectros de emissão de fótons atômicos durante a eletrificação de contato entre dois sólidos. Durante o trabalho, os elétrons foram transferidos de um átomo de um material específico para outro átomo em outro material na interface durante a eletrificação de contato em um processo conhecido como espectroscopia de emissão de fótons de interface induzida por eletrificação de contato (CEIIPES). O processo ocorreu por meio de transferência de ressonância de energia quando átomos de diferentes materiais foram aproximados uns dos outros. A equipe analisou os processos subjacentes à eletrificação de contato para entender melhor como dois materiais foram carregados após a eletrificação de contato para avaliar as interações entre líquidos, sólidos e gases. O trabalho é específico para interfaces sólido-sólido e é aplicável para casos mais gerais como emissão de raios X e excitação de elétrons Auger. + Explorar mais

Dinâmica de eletrificação de contato

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