日本北海道大學低溫科學研究所的渡部直樹教授等人組成的研究小組，在真空環境中製作了超低溫純冰，然後向其照射紫外線和電子，發現冰中產生了負電流。而且該電流可以透過紫外線源的開關實施精準控制。
過去人們一直認爲，冰不同於金屬，其内部沒有帶負電荷的自由電子，所以冰中不會產生因電子流動而形成的電流。研究小組爲了解釋冰中出現負電流這種現象，進行了理論計算。紫外線的照射會讓冰表面的水分子（H2O）分解生成OH，OH作爲電子的負電荷載體在冰內部流動動。前面發現的現象也證明冰内無任何電解質等雜質也能導電。
圖1：在蒸鍍金屬的藍寶石玻璃上製作純冰，照射紫外線後冰中出現負電流，並可透過紫外線的開關控制電流。
冰的内部本來就存在微量帶正電的遊離質子。這些遊離質子在水分子間泳動會產生微弱的正電流，因此冰具有半導體的性質。但是，質子的行程需要一定熱能，所以過去一直認爲當低於零下80℃時便不再有電流流動。研究小組此次應答，即使在低於零下220℃的超低溫下，冰仍然會導電，說明負電運動並不需要熱能。
本次研究取得了以下三項劃時代的成果：
①冰中一直存在負電流；
②冰内負電流可以透過紫外線精準控制；
③不同於此前廣爲人知的正電流，這種負電流在超低溫下也存在。
研究組計劃接下來從冰的結構和紫外線強度等方面入手，研究該現象在更大的溫度範圍的情況。水和冰是長期以來各個領域都在研究的再平常不過的物質了。即使是常見的冰也存在未知的一面，本次研究揭示的基礎科學發現，有望成爲促進水和冰科學研究進一步隊形變換的契機。
相關研究論文已發表在2019年10月3日發行的《化學物理可用能通訊》（Chemical Physics Letters）期刊上。
論文資訊
題目：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客觀日本編輯部翻譯整理
