Donmuş su, Dünya’da en yaygın bulunan maddelerden biri. Ancak buz, bilinen bir madde olmasına rağmen hâlâ şaşırtıcı özellikler ortaya koyuyor. ICN2’nin UAB kampüsünde, Xi’an Jiaotong Üniversitesi ve Stony Brook Üniversitesi ile birlikte yürüttüğü çalışma, sıradan buzun fleksoelektrik bir malzeme olduğunu ilk kez kanıtladı.
Başka bir ifadeyle, buz eşit olmayan deformasyonlara maruz kaldığında elektrik üretebiliyor. Araştırmacılara göre bu bulgu, hem doğadaki elektriklenme süreçlerini açıklamada hem de yeni teknolojik uygulamalarda önemli bir adım.
FERROELEKTRİK TABAKA KEŞFİ
Araştırmada buzun elektromekanik özellikleri detaylı biçimde incelendi. ICN2 Oksit Nanofizik Grubu’ndan Dr. Xin Wen, bulguları şu sözlerle özetledi:
“Buzun, tüm sıcaklıklarda mekanik strese tepki olarak elektrik yükü ürettiğini keşfettik. Ayrıca, -113 °C’nin altındaki sıcaklıklarda yüzeyde ince bir ferroelektrik tabaka gözlemledik. Bu, buzun yalnızca fleksoelektrik değil, aynı zamanda belirli koşullarda ferroelektrik özellik de gösterebildiğini ortaya koyuyor.”
Wen’e göre bu, buzun elektrik üretme yeteneğinin iki farklı mekanizmaya dayandığı anlamına geliyor: düşük sıcaklıklarda ferroelektriklik ve daha yüksek sıcaklıklarda fleksoelektriklik.
ŞİMŞEK OLUŞUMUNA YENİ AÇIKLAMA
Keşfin en dikkat çekici yönlerinden biri, doğadaki yıldırım olaylarına ışık tutması oldu. Uzun süredir, fırtınalarda buz parçacıklarının çarpışarak elektriklenmeye yol açtığı biliniyordu. Ancak buz piezoelektrik olmadığından, sıkışma yoluyla nasıl yük üretebildiği belirsizdi.
ICREA Profesörü Gustau Catalán, deneyin sonuçlarını şöyle aktardı:
“Bir buz parçasını bükerek oluşturduğu elektrik potansiyelini ölçtük. Blok, iki metal plaka arasına yerleştirilip cihazla incelendi. Ortaya çıkan sonuçlar, fırtınalarda buz parçacıklarının çarpışmaları sırasında gözlemlenen elektriklenmeyle örtüşüyor.”
Bu nedenle, araştırma buzun fleksoelektrik özelliğinin fırtınalarda yıldırım için gerekli elektrik potansiyelinin oluşumunda rol oynayabileceğini gösteriyor.
TEKNOLOJİYE YANSIMALARI
Buzun bu özelliği, onu titanyum dioksit gibi ileri teknoloji malzemelerle aynı seviyeye çıkarıyor. Araştırmacılar, buzun sensörler, kapasitörler ve soğuk ortamlarda çalışabilecek yeni nesil elektronik cihazlar için potansiyel bir aktif malzeme olabileceğini belirtiyor.
Her ne kadar uygulamalara yönelik somut çözümler için henüz erken olsa da, bilim insanları bu keşfin yeni bir araştırma alanının kapılarını araladığını düşünüyor.
Catalán, “Bu çalışma, buzun sadece sıradan bir donmuş su olmadığını, aynı zamanda doğal olayların anlaşılması ve teknolojik yenilikler için de önemli bir malzeme olabileceğini ortaya koyuyor” dedi.
