GADGET & TECH ~ Selama beberapa dekade, es tampak seperti salah satu material yang paling mudah diprediksi di planet kita. Namun, para peneliti baru saja mengungkapkan bahwa setiap es batu di gelas Anda memiliki sifat listrik yang tak terduga. Penemuan ini menantang semua yang kita ketahui tentang es dan dapat menjelaskan beberapa fenomena alam yang paling spektakuler.
Misteri yang menentang fisika klasik
Para ilmuwan telah lama menghadapi kontradiksi yang meresahkan. Di satu sisi, teori memprediksi es seharusnya tidak dapat menghasilkan listrik secara spontan. Molekul-molekul air, meskipun terpolarisasi secara individu, mengorganisasikan diri mereka sendiri dalam kristal es sehingga saling meniadakan, menjadikan material tersebut netral secara elektrik.
Di sisi lain, alam seolah mengabaikan prediksi-prediksi ini. Badai petir kerap kali menyuguhkan kita tontonan kilat yang muncul dari tabrakan partikel-partikel es bermuatan listrik. Bagaimana kita bisa menjelaskan pelanggaran hukum fisika yang nyata ini?
Pengalaman yang mengubah segalanya
Sebuah tim internasional yang terdiri dari Institut Nanosains dan Nanoteknologi Catalan, Universitas Xi’an Jiaotong, dan Universitas Stony Brook telah memutuskan untuk mengeksplorasi topik yang terabaikan: fleksoelektrik. Tidak seperti mekanisme kelistrikan klasik, sifat ini dapat ditemukan dalam material dengan simetri kristal apa pun.
Eksperimennya sendiri sangat sederhana. Para peneliti menempatkan bongkahan es di antara dua elektroda logam, yang selanjutnya mengalami berbagai deformasi. Hasilnya: setiap kali es ditekuk, diregangkan, atau dipelintir, menghasilkan arus listrik yang terukur.
Yang lebih mengejutkan lagi, kapasitas elektrogenik ini bertahan pada semua suhu yang diuji, dari titik leleh hingga suhu dingin yang paling ekstrem.
Kepribadian ganda yang elektrik
Selanjutnya riset diarahkan ke suhu ekstrem, di bawah -113°C, para ilmuwan mengamati munculnya sifat kelistrikan kedua: feroelektrik.
Pada suhu sedingin ini, lapisan es tipis di permukaannya mengembangkan polarisasi listrik alami, mirip dengan magnet permanen. Polarisasi ini bahkan dapat dibalik di bawah pengaruh medan listrik eksternal, membuka kemungkinan teknologi yang tak terduga.
Xin Wen, ahli nanofisika utama dari Universitas Xi’an Jiaotong, merangkum dualitas ini: “Es tidak hanya memiliki satu cara menghasilkan listrik, tetapi dua: feroelektrik pada suhu yang sangat rendah dan fleksoelektrik pada suhu yang lebih tinggi.”
Implikasi yang melampaui laboratorium
Penemuan ini menempatkan es dalam kategori material yang sebelumnya hanya digunakan untuk keramik elektronik canggih. Titanium dioksida, misalnya, memanfaatkan sifat serupa pada sensor dan kapasitor modern.
Dampak penemuan ini sangat signifikan bagi pemahaman tentang fenomena meteorologi. Pengukuran tim ini sangat sesuai dengan energi listrik yang diamati selama tumbukan partikel es di awan badai. Dengan demikian, fleksoelektrisitas dapat menjelaskan beberapa mekanisme pembentukan petir yang sebelumnya masih misterius.
Gustau Catalán, ketua tim peneliti Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology, menyoroti kesesuaian ini: “Hasilnya sesuai dengan yang diamati selama tumbukan partikel es selama badai petir .”
Menuju era ilmiah baru
Di luar penerapan langsungnya, penelitian ini dengan sempurna menggambarkan bagaimana kepastian ilmiah kita dapat dipertanyakan. Material yang familiar seperti es masih menyimpan rahasia mendasar.
Para peneliti sudah berencana untuk meninjau kembali proses alam lainnya yang melibatkan es, menduga bahwa fleksoelektrik dapat memengaruhi fenomena yang sebelumnya tidak diketahui.
Penemuan ini, yang diterbitkan dalam jurnal bergengsi Nature Physics, mengubah persepsi kita tentang es: dari sekadar saksi pasif kondisi iklim, es menjadi aktor aktif secara elektrik di lingkungan kita.
redaksi@jurnalbisnis.com
