La glace XIX. Elle se forme à ultra-basse température et à des pressions ultra-élevées. Elle n’existe que dans des expériences de laboratoire. Et des chercheurs nous en disent aujourd’hui un peu plus sur son origine et sa structure.

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La glace, tout le monde le sait, c'est la forme solidesolide de l'eau (H2O). Ce qui est sans doute moins connu - et que les scientifiques savent depuis qu'ils ont commencé à étudier sa structure par diffraction de rayons X -, c'est que la glace existe sous différentes formes. Les physiciensphysiciens parlent de polymorphes cristallins. Et 18 d'entre eux ont été identifiés. Non, plutôt 19, désormais. Puisque des chercheurs de l’université d’Innsbruck (Autriche) sont parvenus à démêler la structure d'une nouvelle forme de glace grâce à la diffractiondiffraction de neutronsneutrons.

À la base de cette glace XIX, il y a celle que l'on appelle la glace VI. Elle se forme à haute pression. Elle n'est pas constituée de cristaux parfaits, mais plutôt désordonnés. Et il y a plus de dix ans déjà, les chercheurs en avaient produit une variante ordonnée en disposant périodiquement les atomes d’hydrogène, la glace XV. En modifiant le processus de fabrication de la glace XV, processus de refroidissement ralenti et pression augmentée à environ 20 kbar, ils sont parvenus à former - c'était il y a trois ans déjà - la glace XIX.

Ici, un modèle de glace VI, à la base de la nouvelle forme de glace découverte par les chercheurs de l’université d’Innsbruck (Autriche), la glace XIX. En rouge et en bleu, les atomes d’oxygène et en bleu clair, les atomes d’hydrogène. © Université d’Innsbruck
Ici, un modèle de glace VI, à la base de la nouvelle forme de glace découverte par les chercheurs de l’université d’Innsbruck (Autriche), la glace XIX. En rouge et en bleu, les atomes d’oxygène et en bleu clair, les atomes d’hydrogène. © Université d’Innsbruck

Les premiers jumeaux glacés

Si les chercheurs ont été aussi longs à en élucider la structure cristalline, c'est que la diffraction de neutrons nécessite de remplacer l'hydrogènehydrogène léger de l'eau par du deutérium, de l'hydrogène lourd. Et que cela ralentit le processus de formation de la glace XIX. La solution est finalement venue de quelques pourcents d'eau normale mélangés à l'eau lourdeeau lourde.

La glace XV et la glace XIX sont les seules glaces jumelles identifiées à ce jour. Des formes de glace qui présentent des arrangements de leurs atomes d’oxygène identiques, mais des arrangements de leurs atomesatomes d'hydrogène différents. Elles montrent également qu'il est désormais possible de réaliser en laboratoire, la transition entre deux formes de glace.