Gheața care produce electricitate atunci când este îndoită ar putea explica originea fulgerelor

Un nou studiu publicat în revista Nature Physics aduce o descoperire surprinzătoare despre unul dintre cele mai comune materiale de pe Pământ: gheața. Cercetătorii au arătat că atunci când este îndoită, gheața generează electricitate, un efect care ar putea rezolva unul dintre marile mistere ale naturii – modul în care se formează fulgerele.

Fenomenul, observat prin experimente realizate la Institutul Catalan de Nanostiință și Nanotehnologie (ICN2), ar putea avea implicații importante nu doar pentru înțelegerea climei și a furtunilor, ci și pentru dezvoltarea de noi tehnologii.

De ce gheața obișnuită nu era considerată piezoelectrică

De-a lungul timpului, oamenii de știință au studiat intens structura gheții, dat fiind rolul ei esențial în climă și în viața de zi cu zi. Se știa deja că gheața de tip hexagonal (forma sa comună de pe Pământ) nu este piezoelectrică, adică nu produce electricitate atunci când este supusă unor forțe mecanice, așa cum fac unele cristale sau ceramici. Motivul ține de modul în care atomii de hidrogen și oxigen sunt aranjați în rețea: deși oxigenul se aliniază într-o structură hexagonală, hidrogenul rămâne dezordonat, ceea ce face ca dipolii moleculelor de apă să se anuleze reciproc.

Cu toate acestea, observațiile din natură contraziceau parțial această idee. Se știa că în norii de furtună, ciocnirile dintre particule de gheață duc la acumularea de sarcină electrică, proces care precede descărcările sub formă de fulgere. Rămânea însă neclar prin ce mecanism se produce exact această încărcare electrică.

Cerere de căsătorie surpriză la „Mireasa”. Un cuplu contestat s-a logodit, după câteva săptămâni de relație: „Promit că o să încerc să te fac fericit”

Horoscop 5 decembrie 2025. O zodie primește o nouă șansă, norocul e de partea ei

Descoperirea efectului flexoelectric în gheață

Echipa condusă de profesorul Gustau Catalán de la ICN2 a realizat un set de experimente în care blocuri de gheață au fost îndoite și plasate între două plăci metalice conectate la un aparat de măsură. Rezultatul a fost clar: îndoirea gheții a produs un potențial electric măsurabil, asemănător cu cel observat în coliziunile dintre particulele de gheață din atmosferă.

Cercetătorii au identificat fenomenul ca fiind un efect flexoelectric – apariția unei sarcini electrice în urma aplicării unei deformări mecanice. Mai mult, gheața s-a dovedit comparabilă cu materiale electroceramice avansate, precum dioxidul de titan, utilizate în tehnologiile moderne de senzori sau condensatori.

Studiul a relevat și o altă proprietate remarcabilă: la temperaturi foarte scăzute, sub -113 °C, suprafața gheții dezvoltă o stare de ferroelectricitate, ceea ce înseamnă că se poate polariza natural și își poate inversa această polarizare atunci când este aplicat un câmp electric extern – un comportament asemănător cu cel al magneților.

Această descoperire schimbă perspectiva asupra rolului gheții în procesele electrice din atmosferă. Dacă îndoirea și ciocnirea particulelor de gheață generează electricitate prin efectul flexoelectric, atunci se conturează o explicație solidă pentru originea fulgerelor. Practic, gheața ar putea fi elementul-cheie care declanșează acumularea de sarcini în nori și descărcările spectaculoase pe care le vedem în timpul furtunilor.

În plus, cercetarea deschide uși spre aplicații tehnologice noi. Dacă gheața poate fi utilizată ca material activ pentru producerea de electricitate, atunci se pot imagina dispozitive electronice concepute special pentru medii reci, unde alte materiale nu ar rezista. De exemplu, senzori sau sisteme de stocare a energiei care să funcționeze eficient în regiuni polare sau în condiții extreme de temperatură.

Cercetătorii de la ICN2 intenționează să continue studiile pentru a vedea în ce măsură aceste proprietăți pot fi exploatate practic. Până atunci, descoperirea lor adaugă o piesă esențială în puzzle-ul complex al fenomenelor atmosferice și al interacțiunilor dintre materie și energie.

În concluzie, un material aparent banal, precum gheața, ascunde mecanisme electrice sofisticate care pot explica fulgerele și ar putea inspira viitoare inovații tehnologice. Ceva ce părea bine cunoscut se dovedește a fi mult mai complex, demonstrând încă o dată că natura are mereu surprize pregătite pentru cei care o cercetează atent.