La découverte révolutionnaire de l’eau confinée
Que l’eau soit la substance la plus commune de la Terre ne signifie pas que nous l’ayons entièrement comprise. En effet, une étude récente et révolutionnaire démontre que, dans certaines conditions, ce liquide peut acquérir des propriétés qui défient notre compréhension actuelle. Selon cette recherche, publiée dans la revue Nature, l’eau confinée dans des espaces nanométriques devient à la fois un conducteur d’électricité et un grand réservoir d’énergie.
Une recherche prometteuse
Ce constat étonnant, qui pourrait sortir tout droit de la science-fiction, ouvre la porte à une nouvelle génération de technologies dans le domaine de l’énergie et de la biomédecine. Ce travail marquant est le fruit d’une collaboration internationale, avec une participation essentielle de l’Université de Grenade (UGR) au sein d’une équipe dirigée par l’Université de Manchester, incluant notamment le prix Nobel de physique Andre Geim.
Un comportement dual étonnant
Les chercheurs ont découvert que lorsque l’eau est piégée dans des canaux d’à peine un ou deux nanomètres — un espace un million de fois plus petit qu’un millimètre — son comportement électrique change complètement. Elle acquiert simultanément deux propriétés qui étaient considérées comme contradictoires jusqu’à présent.
La première de ces propriétés est une conductivité électrique extrême. Cela signifie que l’eau devient un excellent conducteur d’énergie, atteignant des niveaux comparables à ceux des liquides “superioniques”. Les protons peuvent ainsi se déplacer à travers elle avec une aisance remarquable.
En parallèle, l’eau développe une grande capacité de stockage d’énergie, analogue à celle des matériaux “ferroélectriques”. Sa constante diélectrique grimpe jusqu’à des valeurs proches de 1000, alors que pour l’eau ordinaire, elle tourne autour de 80.
Un paradoxe à résoudre
Ce constat est d’autant plus frappant qu’il contredit un précédent travail du même groupe de recherche, publiquement en 2018. À l’époque, ils avaient conclu que l’eau confinée devenait “électriquement morte”. L’explication réside dans l’anisotropie : les propriétés de l’eau varient radicalement selon la direction de la mesure. Le premier étude a été réalisée perpendiculairement aux couches qui la confinent, tandis que la nouvelle étude l’a fait parallèlement, révélant ainsi son véritable potentiel.
Des applications technologiques prometteuses
Posséder dans un seul matériau, et en l’occurrence dans l’eau, une conductivité ionique ultra-élevée et une capacité de stockage énergétique inédite est le rêve de tout ingénieur. Ce comportement dual pourrait poser les fondations d’une nouvelle ère technologique dans de nombreux domaines. L’un de ces domaines est, sans surprise, celui de l’énergie, permettant d’envisager la création de batteries et de supercondensateurs plus petits, plus sûrs, plus efficaces, et avec des temps de charge ultra-rapides.
Cette découverte encourage également le développement de membranes de purification d’eau nécessitant une quantité d’énergie considérablement réduite.
Une expertise espagnole essentielle
Mesurer ces propriétés à une échelle si petite a nécessité des prouesses techniques, mais les données brutes obtenues étaient un véritable casse-tête de signaux complexes. C’est ici que l’apport de l’Université de Grenade devient crucial.
René Fábregas, chercheur du Département de Mathématiques Appliquées de l’UGR, a élaboré un modèle mathématique sophistiqué permettant d’interpréter correctement les données expérimentales. Son travail a été la “partition” qui a donné sens et cohérence aux mesures, permettant de mettre en lumière les propriétés étonnantes de l’eau confinée. Comme le souligne un communiqué de l’UGR, sans ce modèle mathématique, cette découverte n’aurait pas été envisageable.