材料科学：自然付着炭素が酸化物の接触帯電における対称性を破る

絶縁性酸化物は、宇宙で最も豊富に存在する固体材料の1つである。絶縁性酸化物が自然現象に影響を及ぼす多くの様式のうち、おそらく最も重要なのが接触時に電荷を移動させる能力（これは同じ酸化物試料間でも起こる）だが、その原因となる、対称性を破るパラメーターはまだ確認されていない。今回我々は、環境から吸着された自然付着炭素質分子が、同一酸化物材料の接触帯電（CE）において対称性を破る要因であることを示す。我々は、音響浮揚を用いて、同一のアモルファス（非晶質）二酸化ケイ素（SiO₂）からなる球と平板の間の電荷交換を測定した。同時に作製された複数試料の帯電極性はランダムであるが、我々は、焼成またはプラズマ処理によってそれらの帯電極性を制御した。我々は、その後の電荷交換緩和を観測することによって、数時間の時間スケールにわたるダイナミクスを調べ、飛行時間型質量分析法、低エネルギーイオン散乱法、赤外分光法を用いて、これを自然付着炭素の存在と直接関連付けた。さらに我々は、自然付着炭素が、異なる酸化物間の電荷交換さえも決定付けることを確認した。今回の結果は、砂漠の砂から火山プリュームに至るさまざまな状況において絶縁性酸化物に電荷交換を生じさせる、対称性を破るパラメーターを特定すると同時に、CEにおいて見落とされてきた要因をさらに広く浮き彫りにしている。

目次へ戻る