کشف حیرت‌انگیز: یخ وقتی خم می‌شود، می‌تواند برق تولید کند
کشف حیرت‌انگیز: یخ وقتی خم می‌شود، می‌تواند برق تولید کند
یخ‌آب یکی از فراوان‌ترین مواد جامد روی زمین است. به دلیل اهمیت حیاتی آب برای زندگی و نقش یخ در تنظیم اقلیم زمین، دانشمندان سال‌هاست آن را از جنبه‌های مختلف بررسی می‌کنند. بااینحال، هنوز هم ویژگی‌های تازه و شگفت‌انگیزی از یخ کشف می‌شود که نشان می‌دهد شناخت ما از این ماده‌ی فراوان کامل نیست.
یکی از نکات مهمی که درباره یخ می‌دانیم، این است که یخ معمولی یافت‌شده روی زمین (یخ دارای ساختار کریستالی شش‌ضلعی) پیزوالکتریک نیست. پیزوالکتریسیته به پدیده‌ای گفته می‌شود که در آن برخی مواد مثل کریستال‌ها و سرامیک‌ها وقتی تحت فشار یا ضربه مکانیکی قرار می‌گیرند، برق تولید می‌کنند.
اما چرا یخ چنین خاصیتی ندارد؟ مولکول‌های آب مثل آهنربای کوچک رفتار می‌کنند؛ زیرا یک سرشان بار مثبت و سر دیگرشان بار منفی دارد. پس به‌طور طبیعی انتظار داریم وقتی این مولکول‌ها در کنار هم تشکیل یخ می‌دهند، یخ بتواند خاصیت الکتریکی نشان بدهد. اما در واقع این‌طور نیست. پس علت چیست؟
در یخ معمولی، اتم‌های هیدروژن باید طبق قوانین برنال–فاولر کنار اتم‌های اکسیژن قرار بگیرند. براساس قوانین مذکور، هر اکسیژن باید دقیقاً دو هیدروژن داشته باشد؛ اما بین هر دو اکسیژن فقط یک هیدروژن می‌تواند مشترک باشد. این محدودیت باعث می‌شود هیدروژن‌ها همیشه به‌طور تصادفی چیده شوند و نظم بلندمدت نداشته باشند. در نتیجه، اگرچه هر مولکول آب یک دوقطبی کوچک است، اما وقتی همه‌شان کنار هم جمع می‌شوند، قطب‌ها یکدیگر را خنثی می‌کنند و در مقیاس بزرگ هیچ اثر الکتریکی (پیزوالکتریسیته) دیده نمی‌شود.
بااینحال، می‌دانیم که در طبیعت یخ می‌تواند در اثر فشار مکانیکی بار الکتریکی ایجاد کند. مثلاً برخورد ذرات یخ درون ابرها می‌تواند بار الکتریکی بسازد و همین بارها در نهایت به شکل صاعقه آزاد شوند. اما سازوکار دقیق این پدیده برای دانشمندان روشن نبود.
منبع : زومیت
