Ketika es dibengkokkan, ia dapat menghasilkan energi listrik yang luar biasa.

(Dan Tri) - Penemuan ini tidak hanya membantu memecahkan salah satu misteri tertua tentang petir tetapi juga membuka potensi penerapan teknologi elektronik di lingkungan terdingin di Bumi.

Sebuah studi inovatif yang baru saja diterbitkan dalam jurnal Nature Physics telah mengungkap rahasia mengejutkan tentang es: ketika dibengkokkan, es biasa memiliki kemampuan untuk menghasilkan muatan listrik.

Penemuan ini tidak hanya menjelaskan mekanisme pembentukan petir, tetapi juga membuka potensi untuk mengembangkan teknologi berbasis es baru di lingkungan yang paling ekstrem.

Para ilmuwan dari Institut Nanosains dan Teknologi Catalan (ICN2), Universitas Xi'an Jiaotong, dan Universitas Stony Brook telah menunjukkan bahwa pita tersebut memiliki sifat fleksoelektrik.

Artinya, es dapat menghasilkan muatan listrik di bawah tekanan mekanis yang tidak merata, seperti pembengkokan atau pelintiran. Sifat yang sebelumnya terabaikan ini dapat menjadi kunci untuk memahami bagaimana petir terbentuk dan menginspirasi aplikasi teknologi inovatif.

Para ilmuwan mengetahui bahwa es dapat menghasilkan listrik tetapi tidak yakin mengenai mekanisme pastinya (Foto: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

Sementara piezoelektrik memerlukan bahan dengan struktur kristal khusus untuk menghasilkan muatan listrik saat dikompresi secara seragam (seperti kuarsa), pita konvensional (pita Ih) tidak memiliki sifat ini.

Namun, efek fleksoelektrik bekerja dengan prinsip yang berbeda. Ketika suatu material dibengkokkan, tegangannya tidak lagi seragam; satu sisi mengalami kompresi dan sisi lainnya mengalami tegangan.

Gradien tegangan yang tidak seragam ini dapat mempolarisasi material melalui fenomena fleksoelektrik. Yang penting, efek ini tidak memerlukan susunan atom yang rapi dan dapat terjadi pada material apa pun, termasuk es.

Untuk mengujinya, tim tersebut membuat “kapasitor es” – lembaran tipis es murni yang diapit di antara elektroda logam dan ditekuk menggunakan perangkat mekanis.

Hasilnya menunjukkan bahwa muatan listrik terukur muncul pada semua suhu yang diuji, dari -130°C hingga titik leleh es. Penemuan ini memberikan kemungkinan penjelasan untuk salah satu misteri terbesar cuaca: pembentukan petir di awan.

Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa muatan listrik di awan berasal dari tumbukan antara kristal es dan butiran es lunak (graupel). Ketika partikel-partikel ini bertabrakan, mereka melengkung dan berubah bentuk.

Gradien tegangan yang dihasilkan dapat memicu polarisasi fleksoelektrik, menciptakan medan listrik dan menarik muatan ke lokasi tumbukan. Saat partikel terpisah, salah satu partikel menahan lebih banyak elektron dan yang lainnya lebih sedikit, sehingga terjadi pemisahan muatan dan terciptanya medan listrik raksasa yang diperlukan untuk petir.

Selain mengungkap fenomena alam, temuan ini membuka kemungkinan luar biasa di bidang teknologi. Kekuatan efek fleksoelektrik pita ini setara dengan titanium dioksida dan strontium titanat – dua material keramik yang banyak digunakan dalam kapasitor dan sensor.

Hal ini membuka kemungkinan penggunaan es itu sendiri sebagai komponen aktif dalam perangkat elektronik sementara berbiaya rendah yang dirancang untuk beroperasi di lingkungan yang keras seperti daerah kutub atau dataran tinggi.

"Penemuan ini dapat membuka jalan bagi pengembangan perangkat elektronik baru menggunakan es sebagai bahan aktif, yang dapat diproduksi langsung di lingkungan dingin," ujar Profesor Gustau Catalán dari ICREA, kepala kelompok Nanofisika Oksida di ICN2.

Mungkinkah sensor yang tertanam di gletser atau permukaan pemanen energi pada satelit beku menjadi kenyataan? Ini adalah pertanyaan yang menjanjikan untuk masa depan.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khi-bang-bi-uon-cong-co-the-tao-ra-nang-luong-dien-dang-kinh-ngac-20250915023834600.htm