Zientzialari talde batek aurkitu du izotzak flexoelektrizitatea duela: tolesten denean elektrizitatea sortzen du. Tximisten sorrera azaltzeko ez ezik, aurkikuntza honek gailu berriak sortzeko balio dezakeelakoan daude.
Esan beharrik ez dago: horri dezente ohituta gauden arren, izotzak izugarrizkoak diren paisaiak marrazten ditu. Lur planetan ez ezik, Ilargiko edota Marteko poloetan, edota Pluton bezalako mundu urrunetan egitura zirraragarri bezain ederrak zizelkatzen ditu. Baina naturan zein gure eguneroko bizitzan bertan leku askotan dagoen egitura izan arren, izotzak oraindik sekretu asko gordetzen ditu. Horietako bat hasiera batean bederen oso oinarrizko kontu bat dirudien gai batetik abiatzen da: elektrizitatea. Izan ere, eta harrigarria ematen badu ere, oraindik ekaitz elektrikoak zehazki nola sortzen diren ez da guztiz ezagutzen, eta are gutxiago horietan izotzak zer nolako rola betetzen duen.
Berez, tximistak hodeietan dauden izotz partikulen arteko talketatik sortzen dira, hodeiak elektrikoki kargatzen direnean eta potentzial erraldoi bat metatzen denean. Behin puntu batera iritsita, tximista bezala deskargatzen da pilatutako potentziala. Kontua da izotza ez dela piezoelektrikoa, beste hainbat material ez bezala, eta, hortaz, ezin daitekeela kargatu talka hutsagatik. Hoys, orain arte ezagutzen zen hodeietan sortzen diren deskarga elektrikoak izotz partikulen arteko talketatik abiatzen direla, baina ez zegoen argi zer nolako prozesua gertatzen den hori gertatzen denean.
Gauzak argitu bidean egon daitezke, ordea, Nature Physics aldizkarian ezagutarazi duten ikerketa batean jaso dutenez. Jiaotong (Xi’an, Txina) eta Stony Brook (New York, AEB) unibertsitateetako ikertzaileekin elkarlanean ICN2 Kataluniako Nanozientzia eta Nanoteknologia Institutuko ikertzaileek aurrenekoz demostratu dute izotz hexagonalak elektrizitatea sortu dezakeela tolesten denean. Horregatik, uste dute ekaitz hodeietan,elkar jo eta modu irregularrean deformatzen direnean, izotz partikulek karga elektrikoak sor ditzaketela.
Izotz hexagonala naturan dagoen izotzaren aldaerarik zabalduena da. Besteak beste glaziarretan, kazkabarrean edo elur malutetan aurkitu daiteke izotzaren egituraketa hori. Orain demostratu dutenez, deformatzean, izotzaren egiturak karga elektrikoa sortzen du. Flexoelektrizitate esaten zaio fenomenoari.
Kontua aztertzeko, ikertzaileek bi izotz metalikoren artean purutasun handiko ura izoztu dute, eta ondoren mugimenduak sortu dituzte, izotza tolestuz eta bertan den elektrizitatea neurtuz. Laborategian egindako esperimentuez gain, ikertzaileek ordenagailu bidezko simulazioak egin dituzte. Azken hauen bitartez ikusi nahi izan dute nolakoa den izotzaren portaera ziztu bizian deformatzen denean, ekaitzetan gertatzen den bezala.
“Aurkitu dugu izotzak karga elektrikoa sortzen duela tenperatura guztietan estres mekanikoaren aurrean”, azaldu du Xin Wen egile nagusiak prentsa ohar batean .
Ikertzaileek diote neurtutako baloreak “bateragarriak” direla ekaitzetan izan diren baldintza berdinetan izotz partikulen arteko talketan ikusten diren egoerekin. Hots, egileen arabera, simulazio horietan sortzen den elektrizitatea bat letorke naturan izaten diren ekaitzetan gertatzen denarekin.
Nabarmendu dute izotzak eman duen erantzun elektrikoa oso indartsua izan dela, eta parekatu daitekeela gaur egun gailu teknologikoetan erabiltzen diren puntako zenbait materialarekin, hala nola titanio dioxidoarekin edota estrontzio titanatoarekin.
Modu berean, datu berri hauek agerian uzten dute izotzaren portaera elektrikoa desberdina dela tenperaturaren arabera. Izan ere, egiaztatu dute izotzak bi modutan sor dezakeela elektrizitatea. Batetik, oso tenperatura baxuetan (-113 ºC-tik behera) izotzaren azalerak polarizazio elektriko naturala garatzen du ferroelektrizitatea sortuz. Tenperatura altuagoetan —hots, zero gradura iritsi artekoetan–, berriz, izotza tolestean sortzen da elektrizitatea, aipatutako flexolektritatea dela eta.
“Honek esan nahi du izotzaren azalerak polarizazio elektriko naturala sor dezakeela, eta horri buelta eman dakiokeela, iman bateko poloak alderantzikatzen diren modu berean”, azaldu du Wenek.
Zientzialariek diote ekaitzen elektrifikazioaren puzzlean oraindik argitzeko dagoen pieza izan daitekeela. Etorkizunean ikertu nahi dituzte fenomeno honetan eragina izan ahal duten beste faktore batzuk, hala nola izotzaren haustura, masa transferentzia edota materialaren barruko ezpurutasunak. Funtsean, izotzak naturan parte hartzen dituen prozesuen gaineko berrazterketa zabala egin nahi dute, orain arte aintzat hartu ez den izotzaren ezaugarriren bat ote dagoen aztertu aldera. Halako ikerketetan ohikoa den bezala, egileek ohartarazi dute oraindik ikerketa gehiago beharrezkoak direla behin betiko ondorioetara iristeko.
Gatzarekin, are indartsuago
Honetara mugatu ez, eta bigarren zientzia artikulu batean erakutsi dute izotz arruntari gatza gehitzeak dezente handitzen duela tolestean elektrizitatea sortzeko duen gaitasuna. Hala, behin izotzak duen flexoelektrizitate gaitasuna aurkituta, ezagutza honetaz baliatu nahi izan dira elektrizitatea sortzeko aukeretan sakontzeko, eta oraingoan ere, antza, ezustekoa hartu dute, espero ez zituzten propietateak aurkitu dituztelako.
Oraingoan Nature Materials aldizkarian argitaratu dute ikerketaren berri ematen duen artikulua. Bertan azaldu duenez, ikerketa berrian ikusi dute gatzaren kontzentrazioa %25 handituz karga elektrikoa sortzeko izotzak duen gaitasuna mila aldiz biderkatzen dela. Diotenez, maila hori iristen da gaur egun elektronikaren munduan erabili ohi diren material piezoelektrikoek daukatenera.
Kasu honetan, aurkitu duten azalpena da izotza tolestean ur molekulak eta harrapatutako gatz ioiak tolestutako eremuetatik tenkatuetara mugitzen direla, eta mugimendu horrek korrontea sortzen duela.
Erreferentzia bibliografikoak:
Wen, X.; Ma, Q.; Mannino, A.; Fernandez-Serra, M.; Shen, S.; Catalan, G. (2025). Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice. Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6
Wen, X.; Ma, Q.; Liu, J.; Saeed, U. ; Shen, S.; Catalan, G. (2025). Streaming flexoelectricity in saline ice. Nature materials. DOI: 10.1038/s41563-025-02332-5
Egileaz:
Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.