दशकों से, हम बारिश की संक्षारक शक्ति का दोष घुले हुए लवणों, अम्लों और उस अथक थपथपाहट पर मढ़ते आए हैं जो सुरक्षात्मक कोटिंग्स को घिस देती है। पेंट, पॉलिमर फिल्में और ऑक्साइड परतें सभी रासायनिक हमले का सामना करने के लिए डिज़ाइन की गई थीं। लेकिन जैसा कि पता चला है, बारिश की बूंदों ने एक चौंकाने वाला रहस्य छिपा रखा है: वे एक विद्युत आवेश लेकर आती हैं जो एक इन्सुलेटिंग कोटिंग में छेद करने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है - खरोंचने या घोलने से नहीं, बल्कि सचमुच उसमें एक छोटा सा छेद कर देती हैं, जैसे कि एक चिंगारी अंतराल को कूदती है।

मेंज, जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर पॉलिमर रिसर्च के झोंगयुआन नी, रुडिगर बर्जर और हंस-जुर्गन बट के नेतृत्व में एक नए अध्ययन ने इस विद्युतीकरण घटना का खुलासा किया है। असली कारण कुछ ऐसा है जिसे 'स्लाइड इलेक्ट्रिफिकेशन' कहा जाता है, एक प्रक्रिया जिसे हाल ही में मापा गया है। जब एक पानी की बूंद एक इन्सुलेटिंग सतह पर फिसलती है - जैसे पत्ती, रंगी हुई दीवार, खिड़की का शीशा, या प्लास्टिक पैनल - तो वह उस सतह से आवेश छीन लेती है और पीछे एक विपरीत आवेश छोड़ देती है। ये आवेश मामूली नहीं हैं: बूंदों को 9,000 वोल्ट तक मापा गया है।

टीम यह जानना चाहती थी कि जब ऐसी आवेशित बूंद किसी सतह पर गिरती है तो क्या होता है। उन्होंने 35-माइक्रोलीटर की बूंदें - लगभग एक बड़ी बारिश की बूंद के आकार की - नमक की एक चुटकी के साथ बारिश के पानी की नकल करने के लिए छोड़ीं, 50 डिग्री के कोण पर झुकी सतह पर। बूंदें लगभग चार सेंटीमीटर फिसलीं, आवेश उठाया, किनारे से लुढ़क गईं, और पांच मिलीमीटर नीचे तांबे की प्लेट पर गिरीं जो 60-नैनोमीटर टेफ्लॉन फिल्म से लेपित थी, जो उपलब्ध सबसे रासायनिक रूप से प्रतिरोधी कोटिंग्स में से एक है। झुकी हुई सतहों में ट्रेडस्केंटिया स्पैथेसिया पौधे की एक पत्ती, एक पीवीसी फोम बोर्ड, और पारदर्शी पॉलीस्टाइरीन की एक शीट शामिल थी - वास्तविक दुनिया की सतहें जिनका सामना एक बारिश की बूंद कर सकती है।

उठाए गए आवेश पत्ती से 0.2 नैनोकूलॉम्ब से लेकर फ्लोरिनेटेड क्वार्ट्ज से दो नैनोकूलॉम्ब तक थे। एक बारिश की बूंद में एक नैनोकूलॉम्ब कुछ हज़ार वोल्ट के बराबर होता है। 3,000 बूंदों के बाद - लगभग एक दोपहर की मध्यम बारिश - चारों सतहों के नीचे तांबे की प्लेट में जंग लग गई थी, टेफ्लॉन कोटिंग के बावजूद। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी ने कई नैनोमीटर गहरे गड्ढे दिखाए, जो पूरी टेफ्लॉन फिल्म से अधिक गहरे थे, सीधे धातु तक पहुँचते हुए। बिना फिसले सीधे गिरने वाली बूंदें (और इस प्रकार कोई आवेश नहीं ले जाने वाली) ने उसी 3,000 प्रभावों के बाद सतह को बेदाग छोड़ दिया।

हाई-स्पीड कैमरों ने तंत्र को क्रियाशील पकड़ा। एक तटस्थ बूंद संपर्क तक चिकनी, गोल तली रखती है, लेकिन एक आवेशित बूंद की निचली सतह टेलर कोन में खिंच जाती है - एक तेज आकृति जो तब बनती है जब इलेक्ट्रोस्टैटिक बल सतह तनाव को पार कर जाता है। इसने संकेत दिया कि बूंद और धातु के बीच विद्युत क्षेत्र पानी को विकृत करने के लिए पर्याप्त मजबूत हो गया था। बूंद को एक प्रवाहकीय दीवार पर मंडराते एक प्रवाहकीय क्षेत्र के रूप में मॉडलिंग करते हुए, टीम ने गणना की कि दो नैनोकूलॉम्ब ले जाने वाली एक बूंद सतह से लगभग 10 माइक्रोमीटर दूर रहते हुए 60 किलोवोल्ट प्रति मिलीमीटर तक पहुँचती है - टेफ्लॉन की विभंग सीमा। पॉलीस्टाइरीन के लिए, जो 19 किलोवोल्ट प्रति मिलीमीटर पर विभंग होता है, विभंग 50 माइक्रोमीटर दूर होता है।

जब कोटिंग इन्सुलेट करना बंद कर देती है, तो आवेश एक लघु ढांकता हुआ विभंग में फट जाता है, वही विफलता मोड जो कैपेसिटर को मारता है। आवेश स्थानांतरण लगभग पूर्ण है: दो नैनोकूलॉम्ब के साथ आने वाली एक बूंद ने 1.8 तांबे में डाला और केवल 0.016 नैनोकूलॉम्ब के साथ उछल गई, जो इसकी शुरुआत का 1% से भी कम है।

इस प्रभाव की सीमाएँ हैं। बारह-माइक्रोमीटर पॉलीस्टाइरीन फिल्में छिद गईं, लेकिन 130-माइक्रोमीटर फिल्में बच गईं। हालांकि, अधिकांश पेंट कोटिंग्स केवल कुछ माइक्रोमीटर मोटी होती हैं, और नैनोकूलॉम्ब-पैमाने के आवेश उनमें से अधिकांश को भेद सकते हैं। एक बार भंग होने पर, उजागर धातु एक ताजा विद्युत क्षमता के साथ नमकीन बूंद में बैठती है, जिससे सामान्य इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री उस सतह को संक्षारित कर सकती है जिसे संरक्षित किया जाना था।

टीम ने रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और एक्स-रे विवर्तन का उपयोग करके संक्षारण उत्पादों की पहचान की: क्यूप्रस ऑक्साइड और बेसिक क्यूप्रिक क्लोराइड - पीला-हरा यौगिक जो अपक्षयित तांबे की छतों पर देखा जाता है। तत्व मानचित्रण ने ऑक्सीजन और क्लोरीन की बाढ़ दिखाई, जबकि फ्लोरीन और कार्बन (टेफ्लॉन के घटक) कम हो गए थे।