Một khám phá khoa học đột phá đã tiết lộ rằng băng, một vật liệu vô cùng quen thuộc, lại sở hữu khả năng đáng kinh ngạc trong việc tạo ra điện khi chịu tác động của ứng suất cơ học, đặc biệt là khi bị biến dạng hoặc uốn cong. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí danh tiếng *Nature Physics* vào tháng 9 năm 2025, là kết quả của sự hợp tác quốc tế giữa các nhà nghiên cứu từ Viện Catalan về Công nghệ Nano và Vật liệu Nano (ICN2), Đại học Xi'an Jiaotong (Trung Quốc) và Đại học Stony Brook (Hoa Kỳ).
Hiện tượng này, được gọi là hiệu ứng flexoelectricity, mở ra những hướng đi mới đầy hứa hẹn cho sự đổi mới công nghệ và giúp chúng ta hiểu sâu sắc hơn về các quy trình tự nhiên. Mặc dù băng tinh khiết có thể tạo ra một lượng điện tích nhất định khi bị biến dạng, nhưng mức độ này còn khá thấp và chưa đủ cho các ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi thêm muối ăn thông thường với nồng độ 25%, hệ số flexoelectricity của băng tăng lên gấp một nghìn lần, ngang bằng với các vật liệu đang được sử dụng trong thiết bị điện tử. Sự cải thiện đáng kể này cho thấy tiềm năng trong việc phát triển các cảm biến chi phí thấp và hệ thống thu hoạch năng lượng có thể được sản xuất trực tiếp trong môi trường cực lạnh, như các vùng cực hoặc thậm chí là trong không gian trên các mặt trăng băng giá như Europa và Enceladus.
Ý nghĩa của khám phá này còn vượt xa những tiến bộ công nghệ. Nó cung cấp một lời giải thích thuyết phục cho các hiện tượng tự nhiên như sự hình thành sét trong các cơn bão, nơi sự tương tác của các hạt băng đóng vai trò quan trọng. Các nhà khoa học từ lâu đã quan sát thấy rằng va chạm băng góp phần tích tụ điện tích trong các cơn bão, nhưng cơ chế chính xác vẫn còn là một bí ẩn. Hiệu ứng flexoelectricity trong băng đã cung cấp một mắt xích còn thiếu, thu hẹp khoảng cách trong việc hiểu làm thế nào các hạt băng này có thể tạo ra điện thế cần thiết cho sét đánh. Phản ứng flexoelectricity đo được của băng, khoảng 1.14±0.13 nC/m, đánh dấu phép đo định lượng đầu tiên thuộc loại này, cung cấp cơ sở vững chắc cho các giả thuyết này.
Thêm vào đó, nghiên cứu còn tiết lộ rằng ở nhiệt độ dưới -113°C (160 K), băng có thể phát triển một lớp ferroelectric trên bề mặt, nơi các nanomet ngoài cùng thể hiện sự phân cực điện có thể đảo ngược. Khả năng kép này – flexoelectricity và ferroelectricity bề mặt – mở rộng hiểu biết của chúng ta về các đặc tính điện của băng. Nhóm nghiên cứu, dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Xin Wen và Giáo sư Gustau Catalán, đã sử dụng các kỹ thuật thực nghiệm chính xác, bao gồm nhiễu xạ tia X và đo lường điện, để xác nhận những phát hiện này trên nhiều dải nhiệt độ khác nhau, đảm bảo tính chặt chẽ của kết luận.
Bước tiến khoa học này không chỉ thay đổi nhận thức của chúng ta về băng từ một vật liệu thụ động thành một thành phần điện hoạt động, mà còn nhấn mạnh tiềm năng khai thác các đặc tính của nó cho các giải pháp năng lượng bền vững. Khả năng tạo ra các thiết bị điện tử trực tiếp từ băng ở những địa điểm lạnh, hẻo lánh có thể cách mạng hóa các ngành công nghiệp hoạt động trong những môi trường đó. Khi nghiên cứu này tiếp tục phát triển, nó làm nổi bật sự kết nối sâu sắc giữa khám phá khoa học, đổi mới công nghệ và sự hiểu biết của chúng ta về thế giới tự nhiên, mang đến một cái nhìn thoáng qua về một tương lai nơi ngay cả những vật liệu quen thuộc nhất cũng ẩn chứa tiềm năng phi thường.