日本北海道大学低温科学研究所的渡部直树教授等人组成的研究小组，在真空环境中制作了超低温纯冰，然后向其照射紫外线和电子，发现冰中产生了负电流。而且该电流可以通过紫外线源的开关实现精准控制。
过去人们一直认为，冰不同于金属，其内部没有带负电荷的自由电子，所以冰中不会产生因电子流动而形成的电流。研究小组为了解释冰中出现负电流这种现象，进行了理论计算。紫外线的照射会让冰表面的水分子（H2O）分解生成OH，OH作为电子的负电荷载体在冰内流动。前面发现的现象也证明冰内无任何电解质等杂质也能导电。
图1：在蒸镀金属的蓝宝石玻璃上制作纯冰，照射紫外线后冰中出现负电流，并可通过紫外线的开关控制电流。
冰的内部本来就存在微量带正电的游离质子。这些游离质子在水分子间泳动会产生微弱的正电流，因此冰具有半导体的性质。但是，质子的移动需要一定热能，所以过去一直认为当低于零下80℃时便不再有电流流动。研究小组此次确认，即使在低于零下220℃的超低温下，冰仍然会导电，说明负电运动并不需要热能。
本次研究取得了以下三项划时代的成果：
①冰中一直存在负电流；
②冰内负电流可以通过紫外线精准控制；
③不同于此前广为人知的正电流，这种负电流在超低温下也存在。
研究组计划接下来从冰的结构和紫外线强度等方面入手，研究该现象在更大的温度范围的情况。水和冰是长期以来各个领域都在研究的再平常不过的物质了。即使是常见的冰也存在未知的一面，本次研究揭示的基础科学发现，有望成为促进水和冰科学研究进一步发展的契机。
相关研究论文已发表在2019年10月3日发行的《化学物理通讯》（Chemical Physics Letters）期刊上。
论文信息
题目：Ultraviolet-photon exposure stimulates negative current conductivity in amorphous ice below 50 K
期刊：《Chemical Physics Letters》
DOI 10.1016/j.cplett.2019.136820
文：JST客观日本编辑部翻译整理
