Talvel kuiva õhuga on paljud kimpus staatilise elektriga, mis paneb juuksed hõljuma ja annab “särtsu” sealt, kus elektrit üldse olema ei peaks – ukselingilt, kraanikausilt, teiste inimeste vastu puutudes. Selline ebamugavus on tühine võrreldes pahandusega, mida silmale nähtamatu staatiline elekter elektroonikatööstuses korraldab.

Ameerika kaubandusajakiri Chemical & Engineering News kirjutab, et mõne elektroonikatöösturi hinnangul kaotavad elektroonikatootjad staatilise elektri tõttu igal aastal miljardeid dollareid. Kui staatilised laengud kontrollimatult kuhjuvad, võib see end elektrooniliste koostisosade kaudu energiast tühjaks laadida ja seadmeid hävitada.

Kuid Tartu ülikooli ja Riia tehnikaülikoolis töötaval materjaliteadlasel Andris Šutkal on oma uurimisrühmaga välja pakkuda tõhus lahendus. Nimelt näitasid nad hiljuti, et looduslikust mineraalist tsinkoksiidist nanotraadid võivad pakkuda väga lihtsat viisi staatilise elektri avastamiseks enne, kui see probleeme hakkab valmistama.

Selleks kasutavad Läti ja Eesti teadlased silikoonõli sees heljuvaid nanotraate.

“Tavaolekus on pikliku kujuga nanoosakesed juhuslikult orienteeritud ja annavad suspensioonile neeldumisspektrist tuleneva nii-öelda tavalise värvi. Seejuures on võimalik tsinkoksiidile siirdemetallide lisandite abil erinevaid värve anda,” selgitas uurimisrühma liige Martin Timusk.

“Kui asetada selline nanotraatidega vedelik staatilise elektrilaengu lähedale, joonduvad osakesed elektrivälja jõujoonte sihis. Piltlikult öeldes pööravad piklikud nanoosakesed oma otsad elektrivälja allikaks olevate elektrilaengute suunas. Sellises asendis peegeldavad nanotraadid valgust vähem ja aine paistab seetõttu sellest kohast tumedam. Nii ongi meil võimalik tuvastada staatilise elektrilaengu kogunemiskohti palja silmaga.”

Kui staatiline laeng hajub, kaotavad nanotraadid orienteerituse ja vedelik omandab taas oma tavalise heledama värvuse.

See vedelik sisaldab tsinkoksiid nanotraate. Vedelik on sinakasroheline, sest traadid sisaldavad koobaltit. Vedelik muutub tumedamaks staatilise elektrilaengu tõttu, mida põhjustab kleeplindi ära tõmbamine klaasist purgilt. (Allikas: Adv. Mater. Technol.)

Andris Šutka sõnul on sellise aine tootmine suhteliselt odav ja lihtne, mistõttu võib see peagi rakendust leida ka näiteks ekraanides ja kuvarites aga ka päikesepatareides või teistes optoelektroonilistes seadmetes.

Uudset materjali ja selle omadusi on TÜ teadlased Andris Šutka, Martin Timusk, Ardi Loot, Urmas Joost ja Tanel Käämbre kirjeldanud teadusajakirjas Advanced Materials Technologies.

Teadlaste sõnul võib materjalil elektroonikatööstuse edendamisel olla suur potentsiaal ning juba on nendega kontakti otsinud ka tehnoloogia väljaarendamisest ja kommertsialiseerimisest huvitatud spetsialistid.

Mis on nanotraat?

Nanotraat (inglise keeles nanowire) on nanostruktuur, mille diameeter on kümneid nanomeetreid ja pikkus tüüpiliselt mitusada mikromeetrit. Sellise morfoloogia tõttu nimetatakse neid tihti ka ühedimensionaalseteks (1D) nanostruktuurideks.

Nanoosakeste eriti väikestest mõõtmetest ja suurest eripindalast tulenevalt võivad nende omadused oluliselt erineda sama keemilise koostisega suuremamõõtmelisest materjalist.

Mis on staatiline elekter?

Ligi 2500 aastat tagasi märkas kreeka filosoof Thales (625-547 eKr), et kui siidriidega hõõruda kivistunud puunõret, mida nimetatakse merevaiguks, hakkab merevaik külge tõmbama siidi ja teisi kergeid esemeid, nagu näiteks sulgi.

Nüüd on teada, et külgetõmme tekib sellepärast, et hõõrumine viib osa elektrone siidi pinnalt merevaigu pinnale. Negatiivselt laetud merevaik tõmbab aga ligi kergeid objekte, sest püüab neile kaotada oma üleliigseid elektrone. Samasugune efekt tekib, kui tõmmata kammiga korduvalt läbi kuivade juuste või lohistada jalgu mööda nailonvaipa. Seda tüüpi elektrit nimetatakse staatiliseks, sest laeng püsib laetud objektil – merevaigul, kammil või inimesel –, kuni elekter leiab mingi viisi äravoolamiseks või elektrilahenduseks.