Des électrons issus d’une gouttelette de sodium et de potassium se diffusent sur une fine couche d’eau, lui conférant des propriétés métalliques et un éclat doré — © Philip E. Mason / IOCB Prague

À l’aide d’un dispositif expérimental très élaboré, des chercheurs sont parvenus à faire croître une fine couche d’eau métallique de couleur dorée à la surface d’une gouttelette de métal liquide.

Une première

Bien que cela puisse paraître surprenant, l’eau s’avère être un isolant lorsqu’elle est parfaitement pure. En revanche, l’eau sortant du robinet est un conducteur d’électricité bien connu, en raison des sels et des impuretés qu’elle contient. Par conséquent, rendre l’eau pure métallique, ou conductrice, a longtemps représenté un défi de taille pour les scientifiques.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, une équipe de chercheurs issus de 11 institutions du monde entier y est parvenue pour la première fois. Réalisée dans l’installation BESSY II, à Berlin, cette percée a impliqué le couplage de l’eau avec un métal alcalin, connu pour libérer facilement des électrons des enveloppes extérieures de ses atomes.

Les métaux alcalins et l’eau ne faisant pas bon ménage (les premiers cités peuvent pétiller, s’enflammer et même exploser lorsqu’on les laisse tomber dans l’eau), l’équipe a effectué l’opération inverse, en recouvrant le métal d’une fine pellicule aqueuse.

Aperçu de la formation de l’eau métallique à partir d’une gouttelette d’alliage sodium-potassium. Celle-ci prend progressivement une teinte dorée à mesure que les électrons et les cations métalliques se déplacent à la surface de l’eau — © Philip E. Mason / IOCB Prague

À l’intérieur d’une chambre à vide, un alliage sodium-potassium (Na-K), qui existe à l’état liquide à température ambiante, a été versé goutte à goutte à l’aide d’une buse. De la vapeur d’eau a ensuite été introduite dans la chambre, formant une peau extrêmement fine à la surface de la gouttelette de métal. Les électrons et les cations métalliques sont alors passés du Na-K à l’eau, créant une eau métallique conductrice.

« La gouttelette argentée de sodium-potassium se pare d’une teinte dorée »

« Vous pouvez voir la transition de phase vers l’eau métallique à l’œil nu », explique le Dr Robert Seidel, l’un des auteurs de l’étude. « La gouttelette argentée de sodium-potassium se pare d’une teinte dorée, ce qui est très impressionnant. »

Afin de déterminer précisément ce qui se passait, les scientifiques ont examiné l’eau métallique de courte durée à l’aide de la spectroscopie à réflexion optique et de la spectroscopie photoélectronique à rayons X synchrotron, ce qui a permis de confirmer la phase métallique.

« Notre étude montre non seulement que l’eau métallique peut effectivement être produite sur Terre, mais caractérise également les propriétés spectroscopiques associées à son bel éclat métallique doré », conclut Seidel.

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