Un nouveau type de « transition de phase » dans l’eau a été proposé pour la première fois il y a 30 ans dans une étude menée par des scientifiques de l’Université de Boston.
Cependant, la confirmation expérimentale de cette hypothèsen'a pas encore réussi, car la transition doit se produire à des températures où, dans des conditions normales, l'eau se transforme en glace. Dans un article publié dans la revue Nature Physics, des chercheurs de l'Université de Birmingham et de l'Université Sapienza de Rome fournissent des preuves de l'existence d'une "eau dense".
Les physiciens ont utilisé des simulations informatiques,pour expliquer quelles caractéristiques distinguent les deux liquides au niveau microscopique. Ils ont découvert que les molécules d'eau dans un liquide à haute densité forment des structures considérées comme "topologiquement complexes", comme le nœud de trèfle (semblable à un bretzel) ou le maillon de Hopf (semblable aux maillons de chaîne). En revanche, les molécules d'un liquide à faible densité forment principalement des anneaux simples et, par conséquent, les molécules d'un liquide à faible densité ne sont pas enchevêtrées.
Modèle informatique de l'état de l'eau à haute densité. Image : Andreas Neophytou et al., Nature Physics
Les chercheurs ont utilisé dans leurs simulationsmodèles colloïdaux et moléculaires de l'eau. Les colloïdes sont des particules qui peuvent être mille fois plus grosses qu'une seule molécule d'eau. En raison de leur taille relativement plus grande et donc de leur mouvement plus lent, les colloïdes sont utilisés pour observer et expliquer des phénomènes physiques qui se produisent également à des échelles atomiques et moléculaires beaucoup plus petites.
Dans cet article, nous proposons pour la première foistransition de phase liquide-liquide basée sur les idées d'intrication de réseau. Je suis sûr que ce travail inspirera de nouvelles modélisations théoriques basées sur des concepts topologiques.
Francesco Sciortino, professeur à l'Université Sapienza et co-auteur de l'étude
Les chercheurs pensent avoir développémodèle aidera à concevoir les conditions expérimentales pour confirmer la transition de phase dans le liquide. De plus, ils pensent que des états similaires peuvent être observés dans d'autres substances, telles que le silicium.
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