Un hallazgo asombroso en la ciencia del hielo

Investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) han realizado un descubrimiento impactante: el hielo hexagonal, la forma más común de hielo que encontramos en glaciares, granizo y copos de nieve, puede generar electricidad al ser doblado o deformado.

Flexoelectricidad: ¡un fenómeno sorprendente!

Este estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Physics, revela que el hielo es un material electromecánicamente activo, capaz de producir una señal eléctrica a partir de una deformación mecánica. Este fenómeno, conocido como flexoelectricidad, ocurre cuando hay una relación entre la polarización eléctrica del hielo y el gradiente de su deformación. Según los investigadores, esta conexión siempre está "permitida por simetría" en el caso del hielo.

La conexión del hielo con los rayos

Además de ser fascinante, la investigación aporta una posible explicación a uno de los fenómenos más impresionantes de la naturaleza: los rayos. Hasta ahora, se había entendido que las descargas eléctricas en las nubes estaban vinculadas a las colisiones de partículas de hielo, pero el mecanismo exacto era un misterio.

El equipo del ICN2, junto a universidades de China y Estados Unidos, demostró que el hielo realmente puede generar electricidad al deformarse, como sucede en las colisiones dentro de las nubes. Para verificar esto, congelaron agua pura entre dos placas metálicas y aplicaron movimientos controlados, midiendo así la electricidad generada.

Confirmación en experimentos y simulaciones

El profesor Gustau Catalán, líder del grupo de Nanofísica de Óxidos del ICN2 y coautor del estudio, afirmó: "Confirmamos no solo que el hielo es flexoeléctrico, sino que los valores de electricidad generados son consistentes con los observados durante colisiones de partículas de hielo en condiciones de tormenta".

Un poder eléctrico sorprendente

Y no se queda ahí, los investigadores llevaron a cabo simulaciones por computadora para analizar cómo se deforma el hielo a alta velocidad, como sucede en tormentas. Los resultados mostraron que la electricidad generada al doblar el hielo coincide con lo que ocurre realmente en las nubes.

El hielo como material avanzado

Lo más sorprendente es que el hielo mostró una respuesta eléctrica tan potente, comparable a la de materiales avanzados utilizados en sensores y dispositivos electrónicos, como el dióxido de titanio. Este descubrimiento podría revolucionar la forma en que entendemos y utilizamos este material tan común.

Dos formas de generar electricidad

Además de la flexoelectricidad, el estudio encontró que a temperaturas extremadamente bajas, por debajo de -113 °C, la capa más superficial del hielo actúa como si tuviera una "electricidad natural". En ese estado, las moléculas se organizan de tal manera que el hielo puede crear carga eléctrica por sí solo, similar a un imán, pero generando electricidad.

El Dr. Xin Wen, autor principal de la investigación, destacó que el hielo podría ser capaz de generar electricidad de dos formas distintas: por un lado, a temperaturas muy bajas (ferroelectricidad) y, por otro, a temperaturas más altas mediante la flexoelectricidad al ser doblado.