La glace est connue pour être rigide et cassante, mais en théorie, elle pourrait être hyper flexible. Des chercheurs ont réussi à se rapprocher de cette élasticité naturelle en cultivant de minuscules brins. Ces travaux sont publiés dans la revue Science.
La déformation élastique théorique maximale de la glace d’eau (le pourcentage de sa taille par lequel elle peut être étirée ou pliée avant de reprendre sa forme originale) est d’environ 15 %. Ça, c’est pour la théorie. Dans « le monde réel », des fissures et des désalignements de cristaux rendent la glace très fragile. À titre d’exemple, la contrainte élastique la plus élevée précédemment enregistrée pour la glace n’était que d’environ 0,3 %. Récemment, des chercheurs ont néanmoins pu faire un bond en avant en fabriquant des microfibres de glace ayant une contrainte élastique maximale de 10,9 %.
Pour créer leur glace hyper flexible, les chercheurs expliquent avoir pompé de la vapeur d’eau dans une chambre froide (-50°C). Étant donné qu’elles ont une légère charge positive côté hydrogène et une charge négative côté oxygène, les molécules d’eau ont alors été attirées par la pointe chargée d’une aiguille de tungstène. Elles se sont alors cristallisées pour former de minuscules fibres de seulement quelques micromètres de largeur.
En raison de leur petite taille et de leur formation quasi instantanée, ces microfibres de glace contenaient très peu d’imperfections. Les chercheurs ont alors découvert que les structures étaient plus élastiques que tout autre type de glace d’eau jamais mesuré auparavant. Ces fibres pouvaient en effet être pliées en cercles partiels et toutes reprenaient leur forme d’origine après avoir été relâchées.
D’excellents conducteurs de lumière
En examinant la structure de leurs brins de glace, les chercheurs ont souligné une extrême transparence. En fixant une petite « lampe de poche » aux extrémités de chaque brin, ils ont en effet constaté que la lumière était transmise à travers les fibres aussi facilement qu’à travers les meilleurs guides d’ondes connus (des dispositifs qui permettent la propagation d’ondes par réflexions multiples à la manière d’une fibre optique).
« Ils fonctionnent exactement comme les brins de fibre optique qui permettent des communications Internet rapides« , résume au Times Limin Tong, physicien à l’Université du Zhejiang en Chine. « Ils peuvent guider la lumière d’un côté à l’autre« .
Malgré les exigences de basses températures nécessaires à leur « fabrication », ces microfibres pourraient un jour être utilisées pour étudier la qualité de l’air d’après les auteurs. Les particules associées à la pollution, comme la suie et les métaux, collent en effet souvent aux morceaux de glace dans l’atmosphère où elles modifient la façon dont la glace absorbe et réfléchit la lumière. En développant des microfibres à partir de glace polluée et en étudiant comment la lumière se propage à travers, il pourrait alors être possible de mieux comprendre la quantité et le type de pollution dans une zone donnée.
