Lorsqu’elle est confinée dans des nanotubes de carbone, des sortes de pailles extrêmement fines, l’eau passe à l’état solide au-delà de 100 °C ! © Allgord, Shutterstock

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Dans les nanotubes, l'eau gèle à plus de 100 °C

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Au niveau de la mer, l'eau bout à 100 °C et gèle à 0 °C. Lorsqu'elle est confinée dans un petit espace, ses changements de phases peuvent intervenir à des températures qui diffèrent de quelque 10 °C, mais pas plus. C'est du moins ce qui était jusque-là entendu, mais des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) sont parvenus à solidifier de l'eau... à plus de 100 °C !

De l'eau qui passe de l'état liquide à l'état solide à une température excédant les 100 °C, c'est incroyable... et pourtant bien vrai si l'on se fie à une expérience menée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Une expérience dans laquelle ils ont confiné de l'eau dans des nanotubes de carbone.

Comment ont-ils réussi cette prouesse ? Cela reste un mystère, reconnaissent-ils, car les nanotubes de carbone sont réputés hydrophobes. Pourtant, des molécules d'eau sont parvenues à se frayer un chemin dans ces minuscules tuyaux à peine plus larges qu'elles-mêmes. Les chercheurs du MIT ont alors fait monter la température et là, surprise !

Des images en spectroscopie vibrationnelle — qui permettent de révéler les mouvements des molécules d’eau — ont trahi le comportement de l’eau confinée dans des nanotubes de carbone. À gauche, l’eau sous sa forme liquide. À droite, une eau qui commence à se solidifier au-delà de 100 °C. © Michael Strano,Massachusetts Institute of Technology

Le diamètre des nanotubes influe sur la température de solidification

À une température de 105 °C — température à laquelle, en principe, l'eau devrait passer à l'état gazeux —, ils ont commencé à voir apparaître des signes d'un passage de l'eau à un état solide ! Un état solide qu'ils se refusent pour l'heure d'appeler « glace », car malgré la précision de leurs mesures — effectuées à l'aide d'un système de spectroscopie vibrationnelle —, ils n'ont pas pu en déterminer la structure cristalline particulière.

Ce qu'ils assurent en revanche, c'est qu'une infime variation du diamètre des nanotubes (entre 1,05 et 1,06 nanomètre) a de grandes conséquences — plusieurs dizaines de degrés — sur la température de solidification en question. De quoi envisager sérieusement de concevoir des câbles à eau permettant de conduire le courant protonique 10 fois plus efficacement que des câbles classiques.