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Qu’est ce que cette « glace XIX » récemment découverte ?

Crédits : moritz320 / Pixabay

En utilisant la diffraction de rayons X, des chercheurs autrichiens ont percé le secret de la structure d’une nouvelle forme de glace. Se formant à température ultra-basse et à des pressions incroyables, cette « glace XIX » existe seulement dans le cadre d’expériences de laboratoire.

Une énième variante de forme de glace

Ce n’est pas un scoop, la glace n’est autre que la forme solide de l’eau (H2O). En revanche, le public est largement moins au courant du fait que la glace existe sous différentes formes. La Science le sait depuis que des chercheurs ont mené des travaux concernant sa structure, et ce à l’aide de la diffractométrie de rayons X. Il s’agit d’une technique d’analyse fondée sur la diffraction des rayons X par la matière, particulièrement quand celle-ci est cristalline.

Les scientifiques qualifient de « polymorphes cristallins » les différentes formes de la glace. Or, il en existait 18 avant que des chercheurs de l’Université d’Innsbruck (Autriche) en identifie une nouvelle : la glace XIX. Celle-ci trouve à sa base la glace VI, se formant à haute pression. Le fait est que cette glace VI n’a pas de cristaux parfaits, ceux-ci étant même plutôt en désordre. Il y a plus d’une décennie, des chercheurs en avaient déjà obtenu une variante (la glace XV) en disposant périodiquement – et donc de manière ordonnée – les atomes d’hydrogène.

glace VI XV XIX
Crédits : Université d’Innsbruck

Les chercheurs autrichiens ont expliqué via une publication dans la revue Nature Communications le 18 février 2021 avoir obtenu de la glace XIX en modifiant le processus de fabrication de la glace XV. Il est question d’un ralentissement du processus de refroidissement et d’une augmentation de la pression à environ 20 kbar.

Des « glaces jumelles »

Il faut savoir que cette découverte a été faite il y a déjà trois ans. Or, cette attente au niveau de la publication des résultats concernant la structure cristalline de la glace XIX n’est pas le fruit du hasard. En effet, la diffraction de neutrons incombe de remplacer l’hydrogène léger de l’eau par du deutérium (2H), autrement dit de l’hydrogène lourd. Or, ceci a pour effet de ralentir le processus de formation de cette même glace. Finalement, les chercheurs ont trouvé la solution : mélanger quelques pour cent d’eau normale avec l’eau lourde.

Le fait est que la glace XV et la glace XIX sont les seules « glaces jumelles » connues. Il s’avère que celles-ci ont les mêmes arrangements de leurs atomes d’oxygène. En revanche, les arrangements de leurs atomes d’hydrogène diffèrent. Cette particularité montre donc qu’il est tout à fait possible de réaliser la transition entre deux formes de glace en laboratoire.