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Un comportement tout à fait inattendu de l’eau observé par les chercheurs

Crédits : IStock Stegarau

Une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a découvert que lorsqu’elle était confinée dans des nanotubes de carbone, l’eau se comportait de manière tout à fait inattendue.

Nous savons tous que l’eau commence à bouillir à une température de 100 degrés Celsius. Les scientifiques ont également observé depuis longtemps que lorsque l’eau est confinée dans de petits espaces, ses points d’ébullition et de congélation peuvent changer légèrement de plus ou moins 10° C. Aujourd’hui, une équipe du MIT montre pour la première fois que l’eau confinée dans des nanotubes de carbone — quelques-uns des plus petits espaces sur Terre — se comporte de manière tout à fait inattendue : elle gèle à des températures bien supérieures au point d’ébullition.

Bien qu’il ait été prévu qu’en confinant de l’eau à l’intérieur d’un nanotube de carbone, cela changerait ses transitions de phase, personne ne pensait que l’effet serait si extrême ou qu’il se produirait dans ce sens. Les chercheurs pensaient en effet que le fait de confiner l’eau en de si petits espaces abaisserait inéluctablement le point de congélation, mais force est de constater qu’il s’est produit l’effet inverse à l’intérieur de nanotubes de carbone.

L’un des essais a notamment révélé que les molécules d’eau avaient gelé à une température supérieure à 105 degrés Celsius, soit au-dessus du point d’ébullition habituellement observé. Il s’agit là d’une valeur minimale. Il reste effectivement compliqué de mesurer la température « exacte » du point de congélation dans le tube sans interférer avec les résultats (gardez bien à l’esprit que ces tubes sont vraiment minuscules. Structurellement, ils ressemblent à une paille ou un cylindre avec des ouvertures à chaque extrémité, mais le diamètre des tubes se mesure en nanomètres, soit en milliardièmes de mètre).

Grâce à une technique appelée spectroscopie vibrationnelle, les chercheurs ont ainsi pu suivre la façon dont l’eau se déplaçait à l’intérieur des nanotubes et déterminer les transitions de phases. En analysant le comportement des molécules, l’équipe a pu démontrer que le diamètre des tubes influait de manière considérable sur le point de congélation, les diamètres de 1,05 et 1,06 nanomètre ayant en effet des points de congélation qui variaient de plusieurs dizaines de degrés Celsius. De telles différences étaient tout à fait inattendues.

En plus de nous rappeler à quel point l’eau, qui est l’une des substances les plus abondantes sur notre planète, peut être étrange et imprévisible, cette recherche pourrait mener à de nouvelles applications pratiques. Ces nanotubes de carbone pourraient en effet être utilisés pour développer des « fils de glace » qui tirent parti des propriétés électriques et thermiques uniques de la glace tout en restant stables à température ambiante.

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