L’eau se transforme en glace lorsqu’elle gèle et s’évapore à des températures élevées. Ce sont les propriétés les plus connues de l’eau. Cependant, une équipe de chercheurs vient de démontrer que l’eau se divise en deux liquides différents à basse température. Ce nouveau type de transition de phase dans l’eau a été proposé pour la première fois dans une étude il y a 30 ans. Cependant, comme la transition a lieu dans des conditions de surfusion, où l’eau a tendance à se transformer en glace, il était difficile d’observer l’insaisissable transition liquide-liquide. Pour surmonter cette difficulté, une équipe de l’université de Birmingham a utilisé la simulation informatique pour expliquer comment les deux liquides diffèrent au niveau microscopique.
Dans leur simulation, un modèle colloïdal et deux modèles moléculaires de l’eau largement utilisés ont été utilisés. Les particules colloïdales peuvent être mille fois plus grandes qu’une seule molécule d’eau et, en raison de cette taille massive et de leurs mouvements plus lents, elles sont utilisées pour observer des phénomènes physiques qui se produisent à des échelles 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 le Dr Dwaipayan Chakrabarti, professeur associé en matière molle. Chakrabarti est également co-auteur de l’étude publiée dans Nature Physics.
L’équipe a remarqué que parmi les deux liquides, le liquide à haute densité contenait des molécules d’eau disposées sous une forme considérée comme topologiquement complexe. Cet arrangement peut être comparé aux maillons d’une chaîne en acier. Pour cette raison, on a dit que les molécules du liquide à haute densité étaient enchevêtrées.
En revanche, dans le liquide de faible densité, les molécules d’eau forment principalement des anneaux et sont donc dites non enchevêtrées.
“Cette découverte nous a fourni un point de vue complètement nouveau sur un problème de recherche vieux de 30 ans, et nous espérons que ce n’est que le début”, a déclaré Chakrabarti.
L’équipe espère maintenant que ses travaux inspireront d’autres modélisations théoriques basées sur des concepts topologiques. Les chercheurs s’attendent également à ce que le modèle ouvre la voie à de nouvelles expériences qui permettront d’étendre le concept de liquide enchevêtré à d’autres liquides comme le silicium.
