El fenómeno del viento iónico se conoce desde hace siglos:al aplicar un voltaje a un par de electrodos, los electrones se eliminan de las moléculas de aire cercanas, y el aire ionizado choca con moléculas de aire neutrales a medida que se mueve de un electrodo a otro. El efecto es lo suficientemente fácil de producir que a menudo aparece en ferias científicas, e incluso puede tener un futuro en la propulsión de naves espaciales. Sin embargo, Exactamente qué causa el viento iónico sigue siendo una cuestión abierta.

En un nuevo artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de investigadores de Corea del Sur y Eslovenia ha investigado experimentalmente cómo se produce el viento iónico cuando las partículas cargadas chocan con las partículas neutras. Uno de sus principales hallazgos es que los electrones, y no solo los iones, juegan un papel importante en la generación de viento iónico, incitándolos a llamar al efecto "viento eléctrico".

"En general, el viento eléctrico se ha denominado 'viento iónico' porque solo los iones positivos y negativos se han considerado jugadores clave, "coautor Wonho Choe, Profesor del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea, dicho Phys.org . "En nuestro estudio, sin embargo, tanto los electrones como los iones participan en la generación de viento eléctrico, dependiendo de la polaridad del electrodo polarizado. Por tanto, el uso de la nomenclatura del 'viento iónico' requiere un nuevo consenso. Usamos el término 'viento eléctrico' en lugar de 'viento iónico, 'ya que nuestro hallazgo clave indica que los electrones son el jugador principal en lugar de los iones negativos como O ^2- y O ^- durante el período de voltaje negativo ".

En sus experimentos, los investigadores generaron un flujo de helio neutro y un chorro de plasma pulsado a varios voltajes. Luego utilizaron una técnica llamada fotografía Schlieren (que a menudo se usa para fotografiar aviones en vuelo) para tomar fotografías de los flujos de estas partículas. Controlando el ancho y la altura del pulso del chorro de plasma, los investigadores monitorearon cómo estos cambios afectan el movimiento de las partículas y el viento resultante.

Como este es el primer experimento que muestra claramente el acoplamiento entre partículas neutras y cargadas en un plasma, los resultados proporcionan evidencia directa de lo que sucede cuando los electrones y los iones empujan las partículas neutras. La transferencia de impulso resultante provoca un arrastre de partículas cargadas, que genera una fuerza electrohidrodinámica (causada por partículas cargadas), dando lugar a un viento claramente observable de partículas cargadas.

"Anteriormente se consideraba que el viento eléctrico era el resultado de la transferencia de momento de colisión de partículas cargadas aceleradas y partículas neutras, basado en observaciones y experimentos heurísticos, "Dijo Choe." Sin embargo, como se menciona en nuestro artículo, no hubo evidencia convincente con respecto al mecanismo principal (la correlación entre el plasma y la transferencia de momento) para la generación de viento eléctrico, que se crea durante la 'propagación de la corriente continua (onda de ionización)' o la 'deriva de la carga espacial'. Nuestros experimentos con modelos muestran claramente que la contribución de la transmisión de plasma en movimiento a la generación de viento eléctrico es insignificante, y el viento eléctrico es causado principalmente por las cargas espaciales residuales después de que la serpentina de plasma se propaga y colapsa ".

Los resultados deberían conducir a una mejor comprensión de las interacciones entre partículas cargadas y neutras en diversas situaciones, y tiene aplicaciones potenciales en áreas como la ingeniería de control de flujo.

"Nuestros hallazgos pueden tener aplicaciones para reducir la fuerza de arrastre en un vehículo, resultando en la reducción del consumo de combustible y óxidos de nitrógeno, que son un contaminante ambiental y una de las principales fuentes de micropolvos, Choe dijo:"También puede reducir la separación del flujo en las palas de las turbinas eólicas".

Los investigadores también planean investigar posibles aplicaciones con plasmas.

"Uno de los temas de interés recientes en la comunidad del plasma es el control selectivo de la producción química por plasmas de aire a baja temperatura, ", Dijo Choe." Hemos planificado una investigación para estudiar una correlación entre los productos químicos del plasma y el viento eléctrico. También podemos investigar la posible correlación entre el viento eléctrico y la bola de plasma, un fenómeno que puede ocurrir cuando cae un rayo ".

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