Buzdan Elektrik: Geleceğin Gücü Soğuktan mı Geliyor?

Buz… Hepimizin aklına serinletici bir içecek, kışın beyaz örtüsü ya da kaygan zemin gelir. Ama artık buzun yepyeni bir süper gücü olduğunu biliyoruz: Elektrik üretebilme!

Normalde su molekülleri kutupludur (yani küçük elektrik yükleri taşır), ancak donduğunda sıradan bir buz küpü bu özelliğini kaybeder. Bu yüzden sıkıştırıldığında ya da üzerine basıldığında elektrik üretmez. Yani bugüne kadar öyle biliyorduk.

Ama yeni bir araştırma tüm bildiklerimizi değiştirdi.
Nature Physics’te yayımlanan çalışmaya göre buz, aslında “fleksöelektrik” bir malzeme. Yani büküldüğünde veya deforme edildiğinde elektrik üretebiliyor.

Buzda Gizli Elektrik Katmanı

UAB (Barselona), Xi’an Jiaotong Üniversitesi (Çin) ve Stony Brook Üniversitesi (ABD) araştırmacılarının keşfine göre:

Buz, her sıcaklıkta mekanik strese tepki vererek elektrik yüklüyor.
-113ºC’nin (160K) altındaki sıcaklıklarda ise yüzeyde ince bir ferroelektrik katman oluşuyor. Bu katman, tıpkı mıknatıs kutupları gibi dışarıdan uygulanan elektrik alanıyla tersine çevrilebiliyor.

Bu özellikler buzun, yüksek teknoloji cihazlarda kullanılan titanyum dioksite benzer davranmasını sağlıyor. Yani sensörlerden kapasitörlere kadar birçok teknolojide yeni fırsatlar doğabilir.

Yıldırımların Sırrı da Çözülüyor

Peki bu sadece laboratuvar merakı mı? Hayır!
Atmosferde yıldırım oluşumunun temelinde buz parçacıklarının çarpışması var. Ancak yıllardır bilim insanları “Buz piezoelektrik değil, nasıl şimşek oluşuyor?” sorusuna kesin yanıt bulamıyordu.

İşte çözüm: sıkışma değil, bükülme!
Araştırmacılar, iki metal plaka arasına buz koyup bükerek ölçüm yaptıklarında elektrik sinyalleri elde ettiler. Bu da gökyüzünde çarpışan buz parçalarının flexoelektrik etkiyle bulutları elektriklendirdiğini ve sonunda yıldırım oluşturduğunu gösteriyor.