Že led může vyrábět elektřinu se vědělo, ale ne jakým mechanismem. Kredit: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Zmrzlá voda je jednou z nejběžnějších látek na Zemi, od polárních čepiček až do ledničky v kuchyni. Led je velmi dobře prozkoumaný, ale to ještě neznamená, že o něm víme už všechno.

Gustau Catalán. Kredit: ICN2.

Potvrzuje to i nejnovější objev mezinárodního týmu, který vedl Gustau Catalán, šéf skupiny Oxide Nanophysics Group španělského institutu ICN2 (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia).

S kolegy zjistili, že led je flexoelektrický materiál čili, lidsky řečeno, když led ohnete nebo podobným způsobem nerovnoměrně deformujete, vyrábí elektřinu. Jde o významný objev v oblasti elektromechanických vlastností ledu, který by měl přinést zásadní technologické aplikace i pokrok ve výzkumu přírodních jevů, jako jsou například blesky a jejich vznik během bouřek.

Badatelé zjistili, že led generuje elektřinu při působení mechanického stresu při všech (zkoumaných) teplotách. Kromě toho také identifikovali tenkou feroelektrickou vrstvu na ledu při teplotách nižších než mínus 113 °C.

Logo. Kredit: ICN2.

To znamená, že se na povrchu ledu může vytvořit přirozená elektrická polarizace, kterou lze obrátit působením vnějšího magnetického pole.

To je skvělý objev sám o sobě a rovněž nabízí ještě další možný způsob generování elektřiny ledem, tentokrát při teplotách hluboko pod nulou. S touto vlastností se led vyrovná elektrokeramickým materiálům, jako je například oxid titaničitý, který se dnes využívá v pokročilých senzorech nebo kondenzátorech.

Pozoruhodná je souvislost nového objevu s přírodními jevy. Výsledky výzkumu totiž naznačují, že by generování elektřiny ledem při mechanickém stresu mohlo hrát významnou roli při elektrifikaci mraků během bouřek, která vede ke vzniku blesků. Už jsme věděli, že v mracích vzniká elektřina při pohybu a srážkách částic ledu. Nebylo ale jasné, jak k tomu dochází. Led totiž není piezoelektrický, takže pouhé stlačení částic ledu by nestačilo.

Jak to u podobných převratných objevů bývá zvykem, teď přijde na řadu intenzivní výzkum, který bude zkoumat možné praktické aplikace a ověří, zda se nově objevený jev skutečně podílí na přírodních jevech, jako jsou blesky během bouřek.

Video: Flexoelectricity Catalan

Literatura

Autonomous University of Barcelona 1. 9. 2025.

Nature Physics online 27. 8. 2025.