Hervé Henry De nouvelles preuves que l’eau peut passer d’une forme de liquide à une autre, additionally dense.
Cette « changeover de period » dans l’eau a été proposée pour la première fois il y a 30 ans dans une étude menée par des chercheurs de l’Université de Boston. Parce que la changeover a été prédite pour se produire dans des disorders de surfusion, cependant, confirmer son existence a été un défi. C’est parce qu’à ces basses températures, l’eau ne veut vraiment pas être liquide. En raison de son statut caché, on dismiss encore beaucoup de choses sur cette transition de period liquide-liquide.
Cette nouvelle preuve, publiée dans Nature Physics, représente un pas en avant significatif dans la confirmation de l’idée d’une changeover de period liquide-liquide proposée pour la première fois en 1992. Francesco Sciortino. était membre de l’équipe de recherche originale à l’Université de Boston et est également co-auteur de cet write-up.
L’équipe a utilisé des simulations informatiques pour aider à expliquer quelles caractéristiques distinguent les deux liquides au niveau microscopique. Ils ont découvert que les molécules d’eau dans le liquide à haute densité forment des preparations considérés comme “topologiquement complexes”, comme un nœud de trèfle (pensez aux molécules disposées de telle manière qu’elles ressemblent à un bretzel) ou un lien de Hopf ( penser à deux maillons d’une chaîne en acier). On dit alors que les molécules du liquide à haute densité sont intriquées.
En revanche, les molécules du liquide à faible densité forment principalement des anneaux simples et, par conséquent, les molécules du liquide à faible densité ne sont pas enchevêtrées.
Andreas Neophytou, doctorant à l’Université de Birmingham avec le Dr Dwaipayan Chakrabarti, est l’auteur principal de l’article. Il dit : “Cette idée nous a fourni une vision complètement nouvelle de ce qui est maintenant un problème de recherche vieux de 30 ans et, espérons-le, ce ne sera que le début.”
Les chercheurs ont utilisé un modèle colloïdal d’eau dans leur simulation, puis deux modèles moléculaires d’eau largement utilisés. Les colloïdes sont des particules qui peuvent être mille fois additionally grosses qu’une seule molécule d’eau. En raison de leur taille relativement additionally grande, et donc de leurs mouvements moreover lents, les colloïdes sont utilisés pour observer et comprendre des phénomènes physiques qui se produisent également à des échelles de longueur atomique et moléculaire beaucoup furthermore petites.
Le Dr Chakrabarti, co-auteur, déclare : “Ce modèle colloïdal d’eau fournit une loupe dans l’eau moléculaire et nous permet de percer les strategies de l’eau concernant l’histoire de deux liquides.”
Le professeur Sciortino déclare : “Dans ce travail, nous proposons, pour la première fois, une vision de la changeover de stage liquide-liquide basée sur des idées d’intrication de réseau. Je suis sûr que ce travail inspirera une nouvelle modélisation théorique basée sur des ideas topologiques.”
L’équipe espère que le modèle qu’elle a conçu ouvrira la voie à de nouvelles expériences qui valideront la théorie et étendront le concept de liquides «intriqués» à d’autres liquides tels que le silicium.
Pablo Debenedetti, professeur de génie chimique et biologique à l’Université de Princeton aux États-Unis et professional mondial dans ce domaine de recherche, remarque : “Ce magnifique travail informatique révèle la base topologique sous-jacente à l’existence de différentes phases liquides dans le même réseau. -material formatrice.” Il ajoute : “Ce faisant,: l’eau.”
Christian Micheletti, professeur à l’École internationale d’études avancées de Trieste, en Italie, dont l’intérêt de recherche actuel réside dans la compréhension de l’impact de l’enchevêtrement, en particulier des nœuds et des liens, sur la statique, la cinétique et la fonctionnalité des biopolymères, remarque : “Avec cet article special, Neophytou et al. ont fait plusieurs percées qui auront des conséquences dans divers domaines scientifiques. Tout d’abord, leur modèle colloïdal élégant et expérimental pour l’eau ouvre des perspectives entièrement nouvelles pour les études à grande échelle des liquides. Au-delà de cela, ils donnent des preuves très solides que la phase les transitions qui peuvent être insaisissables à l’analyse traditionnelle de la framework locale des liquides sont plutôt facilement détectées en suivant les nœuds et les liens dans le réseau de liaisons du liquide.L’idée de rechercher de telles complexités dans l’espace quelque peu abstrait des voies le very long des les liaisons moléculaires sont très puissantes, et je m’attends à ce qu’elles soient largement adoptées pour étudier les molécules moléculaires complexes. systèmes universels.
Sciortino ajoute : “L’eau. révèle ses secrets and techniques ! Rêvez comme ce serait beau si nous pouvions regarder à l’intérieur du liquide et observer la danse des molécules d’eau, la façon dont elles scintillent et la façon dont elles échangent des partenaires, restructurant le réseau de liaisons hydrogène. La réalisation du modèle colloïdal de l’eau que nous proposons peut faire de ce rêve une réalité.”
La recherche a été soutenue par la Royal Society by way of Global Exchanges Award, qui a permis la collaboration internationale entre les chercheurs du Royaume-Uni et d’Italie, le Centre EPSRC de formation doctorale en conception topologique et l’Institut d’études avancées de l’Université de Birmingham, et le Italien Ministero Istruzione Università Ricerca — Progetti di Rilevante Interesse Nazionale.
