მიუხედავად ხანგრძლივი კვლევისა, მეცნიერებს ყინულის თვისებები ბოლომდე ჯერაც არ აქვთ შესწავლილი. ახალ ნაშრომში კატალანის ნანომეცნიერებისა და ნანოტექნოლოგიის ინსტიტუტის (ICN2) მკვლევრებმა ყინულის აქამდე უცნობი თვისებები გამოავლინეს.

ერთი რამ, რაც ყინულის შესახებ დანამდვილებით ვიცით ისაა, რომ იგი პიეზოელექტრული არ არის. პიეზოელექტრობა ფენომენია, როდესაც გარკვეული ნივთიერება (როგორებიცაა კრისტალები ან კერამიკა) მექანიკური ძაბვის (მაგალითად, მოღუნვის) შედეგად ელექტრობას გამოყოფს.

როგორც მკვლევართა გუნდი განმარტავს, წყლის ცალკეული მოლეკულების პოლარულობის მიუხედავად, ფართოდ გავრცელებული ყინული პიეზოელექტრული არ არის. ამის მიზეზი შეგვიძლია ბერნალ-ფაულერის კანონებში ვეძებოთ: წყალბადის 2 პროტონი ჟანგბადის თითოეული ატომის მიმდებარედ უნდა იყოს, მაგრამ ჟანგბადის 2 ატომს შორის წყალბადის მხოლოდ 1 ატომი შეიძლება შეგვხვდეს.

სწორედ ამიტომ, ჰექსაგონური კრისტალური მესრის მქონე ჟანგბადის ატომებისგან განსხვავებით, წყალბადის ატომები რეგულარული კანონზომიერებით არაა განლაგებული. ეს ნიშნავს, რომ წყლის დიპოლები შემთხვევითადაა განაწილებული, რაც, თავის მხრივ, მაკროსკოპულ პიეზოელექტრობას უშლის ხელს.

მიუხედავად ამისა, ბუნებაში არსებული ყინული მექანიკური ძაბვის შედეგად ელექტრობას ნამდვილად გამოყოფს, თუმცა ამ ფენომენის ზუსტი მექანიზმი მეცნიერებს არ ესმით. მაგალითად, ცნობილია, რომ ღრუბლებში ყინულის ნაწილაკებს შორის შეჯახებებმა შეიძლება მუხტი წარმოქმნას, რომელიც ცაზე მეხის სახით განიმუხტება. გუნდმა ყინულის მოღუნვის რამდენიმე ექსპერიმენტი ჩაატარა, რომელთა შედეგების გაანალიზებამ ამ შეკითხვებს ფარდა ახადა.

მეცნიერებმა მეტალის 2 ფირფიტას შორის ბლოკი მოათავსეს, რომელიც გამზომ მოწყობილობას დაუკავშირეს. მიღებული შედეგები ჭექა-ქუხილში მიმდინარე ყინულის ნაწილაკების შეჯახებებს შეესაბამებოდა.

როგორც გუნდი განმარტავს, ყინულის ფლექსოელექტრული ეფექტი ისეთ ელექტროკერამიკულ მასალებს ესადაგება, როგორიც ტიტანის დიოქსიდია (მას კონდენსატორებსა და სენსორებში იყენებენ). რაც კიდევ უფრო მნიშვნელოვანია, მეცნიერებმა ღრუბლებში მუხტის (და, შესაბამისად, მეხის) წარმოქმნის ახალი შესაძლო ახსნა იპოვეს.

ცნობისთვის, ფლექსოელექტრობა მოღუნვის შედეგად მიღებული ელექტრული პოლარიზაციაა.

მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ ყინული მექანიკური ძაბვის (მაგალითად, მოღუნვის) საპასუხოდ ელექტრულ მუხტს ნებისმიერ ტემპერატურაზე წარმოქმნის. გარდა ამისა, მათ ყინულის -113 °C -ზე უფრო დაბალი ტემპერატურაზე მოღუნვისას თხელი "ფეროელექტრული" ფენა იპოვეს. ეს ნიშნავს, რომ ყინულის ზედაპირს ბუნებრივი ელექტრული პოლარიზაციის წარმოქმნა შეუძლია, ეს კი გარე ელექტრული ველის დამატების შემთხვევაში შექცევადია, დაახლოებით ისე, როგორც მაგნიტის პოლუსების შეტრიალება შეგვიძლია.

გუნდი ახალაღმოჩენილ ეფექტზე მეტი კვლევის ჩატარებას გეგმავს. მათ განსაკუთრებით ამ მიგნებების პრაქტიკული გამოყენების განვითარება სურთ.

კვლევა გამოცემაში Nature Physics გამოქვეყნდა.