Une nouvelle étude prouve que l’eau se sépare en deux liquides différents à basse température

Cette “transition de phase” dans l’eau a été proposée pour la première fois en 1992.

Des chercheurs de l’Université de Birmingham et de la Sapienza Università di Roma ont découvert que l’eau peut passer d’une forme de liquide à une forme de liquide plus dense, selon un communiqué de presse publié par l’Université de Birmingham.

Ce type de “transition de phase” dans l’eau a été proposé pour la première fois par des chercheurs de l’université de Boston il y a 30 ans, en 1992. L’existence de cette transition a toutefois toujours été difficile à prouver en raison de la tendance de l’eau à se transformer en glace à basse température. Ces nouveaux résultats constituent donc un pas important vers la confirmation de l’hypothèse d’une transition de phase liquide-liquide.

Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour préciser les caractéristiques exactes qui différencient les deux liquides au niveau microscopique. Ils ont découvert que les molécules d’eau dans le liquide à haute densité s’organisent en arrangements qui peuvent être considérés comme “topologiquement compliqués”, tels qu’un nœud en trèfle ou une bifurcation de Hopf. Ainsi, on prétend que les molécules du liquide à haute densité sont enchevêtrées. Au contraire, les molécules du liquide à faible densité forment pour la plupart des anneaux simples. Par conséquent, les molécules du liquide à faible densité ne sont pas enchevêtrées.

Soutenir un problème de recherche vieux de 30 ans

“Cette découverte nous a permis d’aborder sous un angle totalement nouveau un problème de recherche vieux de 30 ans et, espérons-le, ce n’est que le début”, a déclaré Andreas Neophytou, étudiant en doctorat à l’université de Birmingham avec le Dr Dwaipayan Chakrabarti, auteur principal de l’article.

Dans leur simulation, les chercheurs ont d’abord utilisé un modèle colloïdal de l’eau, puis deux modèles moléculaires de l’eau couramment utilisés. Appelées colloïdes, ces particules peuvent être mille fois plus grosses qu’une seule molécule d’eau. Les colloïdes sont utilisés pour étudier et expliquer les événements physiques en raison de leur taille relativement plus grande et de leurs mouvements plus lents, qui se produisent également à des échelles de longueur atomique et moléculaire beaucoup plus petites.

“Ce modèle colloïdal de l’eau fournit une loupe dans l’eau moléculaire, et nous permet de percer les secrets de l’eau concernant le conte de deux liquides”, a déclaré Chakrabarti.

L’équipe prévoit que le modèle qu’elle a créé ouvrira la porte à de nouvelles recherches qui viendront étayer la théorie et élargir la définition des liquides “intriqués” pour inclure d’autres liquides comme le silicium.

“Dans ce travail, nous proposons, pour la première fois, une vision de la transition de phase liquide-liquide basée sur les idées d’intrication des réseaux. Je suis sûr que ce travail inspirera de nouvelles modélisations théoriques fondées sur des concepts topologiques”, déclare Francesco Sciortino, qui était membre du groupe de recherche initial à l’université de Boston (Massachusetts) et qui est aujourd’hui professeur à la Sapienza Università di Roma.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Physics.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche