Przez dziesięciolecia obwinialiśmy korozyjną moc deszczu o rozpuszczone sole, kwasy i nieustanne bębnienie, które ściera powłoki ochronne. Farby, folie polimerowe i warstwy tlenkowe były projektowane tak, aby opierać się chemicznym atakom. Ale jak się okazuje, krople deszczu skrywały szokujący sekret: przybywają niosąc ładunek elektryczny wystarczająco silny, aby przebić dziurę w izolacyjnej powłoce - nie przez zarysowanie czy rozpuszczenie, ale dosłownie przez wydmuchanie w niej maleńkiej dziury, jak iskra przeskakująca szczelinę.

Nowe badanie prowadzone przez Zhongyuana Ni, Rüdigera Bergera i Hansa-Jürgena Butta z Instytutu Badań nad Polimerami im. Maxa Plancka w Moguncji w Niemczech ujawniło to elektryzujące zjawisko. Winowajcą jest coś, co nazywa się 'elektryfikacją ślizgową', proces dopiero niedawno skwantyfikowany. Gdy kropla wody ślizga się po izolującej powierzchni - takiej jak liść, pomalowana ściana, szyba okienna czy plastikowy panel - ściąga z niej ładunek i pozostawia po sobie przeciwny ładunek. Te ładunki nie są trywialne: zmierzono krople o napięciu do 9000 woltów.

Zespół chciał sprawdzić, co się dzieje, gdy taka naładowana kropla ląduje na powierzchni. Wypuszczali krople o objętości 35 mikrolitrów - mniej więcej wielkości dużej kropli deszczu - z odrobiną soli, aby imitować wodę deszczową, na powierzchnię nachyloną pod kątem 50 stopni. Krople ślizgały się około czterech centymetrów, zbierały ładunek, staczały się z krawędzi i spadały pięć milimetrów na miedzianą płytkę pokrytą 60-nanometrową warstwą teflonu, jednej z najbardziej odpornych chemicznie powłok dostępnych na rynku. Nachylone powierzchnie obejmowały liść rośliny Tradescantia spathacea, płytę z pianki PVC oraz arkusz przezroczystego polistyrenu - prawdziwe powierzchnie, na które może trafić kropla deszczu.

Zebrane ładunki wahały się od 0,2 nanokulomba z liścia do dwóch nanokulombów z fluoryzowanego kwarcu. Nanokulomb w kropli deszczu przekłada się na kilka tysięcy woltów. Po 3000 kropli - mniej więcej popołudniu umiarkowanego deszczu - miedziana płytka pod wszystkimi czterema powierzchniami uległa korozji, pomimo powłoki teflonowej. Mikroskopia sił atomowych ujawniła wżery o głębokości kilku nanometrów, głębsze niż cała warstwa teflonu, przebijające się całkowicie do metalu. Krople, które spadały bezpośrednio bez ślizgania (a zatem bez ładunku), pozostawiały powierzchnię nieskazitelną po tych samych 3000 uderzeniach.

Kamery szybkie zarejestrowały mechanizm w akcji. Neutralna kropla zachowuje gładkie, okrągłe dno aż do kontaktu, ale naładowana kropla rozciąga się od spodu w stożek Taylora - ostry kształt powstający, gdy siła elektrostatyczna przewyższa napięcie powierzchniowe. To wskazywało, że pole elektryczne między kroplą a metalem stało się wystarczająco silne, aby odkształcić wodę. Modelując kroplę jako przewodzącą kulę zawieszoną nad przewodzącą ścianą, zespół obliczył, że kropla niosąca dwa nanokulomby osiąga 60 kilowoltów na milimetr - próg przebicia teflonu - gdy jest jeszcze około 10 mikrometrów od powierzchni. Dla polistyrenu, który przebija się przy 19 kilowoltach na milimetr, przebicie następuje w odległości 50 mikrometrów.

Gdy powłoka przestaje izolować, ładunek przedziera się przez nią w miniaturowym przebiciu dielektrycznym, tym samym trybie awarii, który zabija kondensatory. Transfer ładunku jest prawie całkowity: kropla przybywająca z dwoma nanokulombami wrzuciła 1,8 do miedzi i odbiła się z zaledwie 0,016 nanokulomba, czyli mniej niż 1% tego, z czym zaczynała.

Efekt ten ma ograniczenia. Dwunastomikrometrowe folie polistyrenowe zostały przebite, ale folie o grubości 130 mikrometrów przetrwały. Jednak większość powłok malarskich ma zaledwie kilka mikrometrów grubości, a ładunki rzędu nanokulombów mogą przebić większość z nich. Po przebiciu odsłonięty metal znajduje się w słonej kropli ze świeżym potencjałem elektrycznym, co pozwala zwykłej elektrochemii na skorodowanie powierzchni, która miała być chroniona.

Zespół zidentyfikował produkty korozji za pomocą spektroskopii Ramana i dyfrakcji rentgenowskiej: tlenek miedzi(I) i zasadowy chlorek miedzi(II) - bladozielony związek widywany na zwietrzałych miedzianych dachach. Mapowanie pierwiastkowe pokazało napływ tlenu i chloru, podczas gdy fluor i węgiel