Des chercheurs abaissent le point de congélation ultime de l’eau

De nouvelles expériences menées par des scientifiques de l’université de Houston ont montré que de minuscules gouttelettes d’eau pouvaient rester liquides jusqu’à -44 °C, au contact d’une surface souple.

Un nouveau record

Le point de congélation de l’eau n’est pas une limite absolue, mais plutôt le seuil à partir duquel les molécules d’eau commencent à geler. Les premières à basculer sont celles exposées à l’air froid en surface, et les cristaux de glace qu’elles forment déclenchent la congélation des molécules voisines. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que la totalité de la masse d’eau devienne de la glace.

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Une gouttelette d’eau « standard » gèle entre 0 °C et -38 °C. Mais pour cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature, les chercheurs ont réussi à en maintenir certaines sous leur forme liquide à des températures aussi basses que -44 °C.

La clé, selon l’équipe, réside dans le type de surface avec laquelle l’eau est en contact ainsi que la taille infime des gouttelettes. Les cristaux de glace se forment facilement sur les surfaces dures, mais les interfaces plus souples, comme les huiles ou les gels, peuvent empêcher un tel scénario plus longtemps.

Afin d’étudier de plus près la physique de la transition de l’eau à la glace, l’équipe a réalisé des expériences avec des gouttelettes d’eau de seulement deux nanomètres de diamètre, contre 100 nm habituellement. Pour ce faire, les chercheurs ont confiné l’eau dans les pores d’une membrane en oxyde d’aluminium anodisé. Les nano-gouttes ont été entourées d’huile d’octane afin que l’interface reste « souple ».

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D’importantes implications

« Le sondage expérimental de la température de congélation de gouttelettes d’eau de quelques nanomètres constituait un défi non résolu », explique Hadi Ghasemi, auteur principal de l’étude. « Ici, grâce à de nouvelles techniques de mesure, nous avons pu sonder la congélation des gouttelettes d’eau d’un micron à deux nanomètres de diamètre. »

Selon l’équipe, cette découverte pourrait faciliter le développement de nouvelles approches pour réduire la formation de glace sur la carlingue des avions, les éoliennes ainsi que d’autres infrastructures. Elle ouvre également la voie à des systèmes de cryoconservation améliorés pour les aliments ou les tissus, n’endommageant pas les cellules via la formation de cristaux de glace.