Un reciente estudio ha revelado una propiedad sorprendente del hielo: al doblarse, puede generar electricidad. Este descubrimiento, publicado en Nature Physics, no solo abre la puerta a nuevas aplicaciones tecnológicas, sino que también podría ofrecer una explicación clave sobre cómo se originan los rayos en la atmósfera.

El enigma del hielo y la electricidad en la naturaleza

El hielo es uno de los materiales más comunes en la Tierra, fundamental para el clima y los ecosistemas. A pesar de su abundancia, los científicos continúan descubriendo aspectos inesperados de su comportamiento. Una de las incógnitas históricas es cómo logra generar electricidad en fenómenos naturales, como las tormentas, cuando las partículas de hielo chocan y acumulan carga en las nubes.

Hasta ahora, la explicación parecía incompleta. Se sabía que el hielo, en su forma hexagonal más común (Ih), no es piezoeléctrico, es decir, no genera electricidad bajo presión mecánica como lo hacen algunos cristales o cerámicas. Esto se debe a las reglas de Bernal-Fowler, que impiden un orden regular en la disposición de los átomos de hidrógeno, provocando que los dipolos de agua estén orientados de manera aleatoria.

Sin embargo, el misterio se mantenía: si el hielo no era piezoeléctrico, ¿cómo podía acumular energía suficiente para desencadenar rayos? La respuesta empezó a vislumbrarse cuando un equipo del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) decidió probar un enfoque diferente: doblar bloques de hielo y medir el potencial eléctrico resultante.

Flexoelectricidad y ferroelectricidad

Los experimentos demostraron que el hielo puede generar carga eléctrica al ser sometido a tensión mecánica, un fenómeno denominado flexoelectricidad. Este efecto lo sitúa en la misma categoría que materiales avanzados como el dióxido de titanio, usado en condensadores y sensores de alta precisión. Sorprendentemente, los valores obtenidos coincidieron con mediciones previas de descargas eléctricas en tormentas, lo que fortalece la hipótesis de que este efecto contribuye al origen de los rayos.

Pero los hallazgos no se detuvieron ahí. Los investigadores también descubrieron que, a temperaturas inferiores a -113 °C, la superficie del hielo desarrolla una fina capa ferroeléctrica. Este estado permite que el hielo presente una polarización eléctrica natural que puede invertirse con un campo externo, del mismo modo que se cambian los polos de un imán. Esto significa que el hielo posee no solo una, sino dos formas distintas de producir electricidad: la ferroelectricidad a temperaturas muy bajas y la flexoelectricidad en condiciones más templadas, cercanas a los 0 °C.

La dualidad de estos mecanismos convierte al hielo en un material mucho más complejo de lo que se pensaba. Además, ofrece pistas sobre cómo las cargas eléctricas se acumulan en las nubes y terminan liberándose en forma de relámpagos, uno de los fenómenos más espectaculares y aún enigmáticos de la naturaleza.

Implicaciones tecnológicas y futuras investigaciones

Más allá de resolver un misterio atmosférico, este descubrimiento abre un abanico de posibles aplicaciones tecnológicas. Los investigadores del ICN2 planean explorar cómo aprovechar la flexoelectricidad y la ferroelectricidad del hielo para desarrollar dispositivos electrónicos que funcionen en ambientes fríos extremos. Esto podría ser útil en sensores, sistemas de almacenamiento de energía o tecnologías destinadas a regiones polares y entornos espaciales donde el hielo abunda.

El hallazgo también invita a replantear la relación entre los materiales naturales y los fenómenos físicos que generan. Si un recurso tan común como el hielo puede producir electricidad de dos maneras distintas, cabe imaginar nuevas aplicaciones en la transición hacia energías limpias y sostenibles. Además, comprender mejor la acumulación de cargas en las nubes no solo tiene valor científico, sino también práctico, ya que podría ayudar a mejorar los modelos meteorológicos y la predicción de tormentas eléctricas.

En definitiva, doblar el hielo ya no es solo un experimento curioso: se perfila como una clave para entender tanto el poder de la naturaleza como nuevas fronteras tecnológicas.

El descubrimiento de que el hielo puede generar electricidad al doblarse ofrece una doble revelación: ayuda a explicar el origen de los rayos y abre nuevas perspectivas para la tecnología en condiciones extremas. Este hallazgo confirma que, incluso en materiales tan cotidianos, la ciencia aún guarda sorpresas extraordinarias.

Referencia:

• Nature Physics/Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice. Link