Depuis des générations, nous avons appris que les charges semblables se repoussent et que les contraires s’attirent. Il s’agit d’une pierre angulaire de la physique fondamentale, mais de nouvelles recherches suggèrent que, dans des conditions spécifiques, ce principe fondamental pourrait ne pas être vrai.
Une découverte qui bouleverse un principe fondamental de la physique
Dans le domaine de la physique fondamentale, la loi de Coulomb est incontestée depuis des années. En électrostatique, cette loi exprime la force de l’interaction électrique entre deux particules chargées électriquement, et elle indique que deux particules de même charge se repoussent, tandis que deux particules chargées différemment s’attirent. Cependant, une récente étude réalisée par les chercheurs de l’université d’Oxford remet en cause ce principe de longue date.
En effet, d’après les résultats de l’étude publiée dans la revue Nature Nanotechnology, des particules de même charge peuvent en fait s’attirer sur des distances importantes dans certaines conditions spécifiques. Pour aboutir à leurs conclusions, les chercheurs ont mis en suspension des microparticules de silice dans diverses solutions et ont observé ce qui se passait avec un microscope en fond clair. Ils ont constaté que le comportement des particules chargées dans une solution variait considérablement en fonction de la nature de la charge et du solvant.
Il n’y a pas que les opposés qui s’attirent
Il a notamment été observé que les particules chargées négativement s’attirent les unes les autres sur de grandes distances dans l’eau, formant des amas hexagonaux étroitement disposés. Ce phénomène n’a pas été observé dans les particules chargées positivement dans les mêmes conditions. En approfondissant leurs recherches, les scientifiques ont développé une théorie prenant en compte la structure du solvant. Ils ont découvert l’existence d’une force attractive entre les particules chargées négativement dans l’eau, suffisamment fortes pour surmonter la répulsion électrostatique et conduire à la formation d’amas.
Cette interaction s’est avérée dépendante du pH pour les particules chargées négativement, permettant ainsi la formation contrôlée d’amas en ajustant le niveau de pH. Un tel contrôle n’était pas réalisable avec des particules chargées positivement dans l’eau, car leurs interactions restaient répulsives, quelles que soient les modifications du pH. En revanche, lorsque le solvant utilisé était de l’alcool, c’étaient les particules chargées positivement qui formaient des amas, laissant les particules chargées négativement dispersées.
« Nous démontrons ici expérimentalement que le solvant joue un rôle jusqu’ici imprévu, mais crucial dans les interactions interparticulaires et surtout que les interactions dans la phase fluide peuvent briser la symétrie d’inversion de charge », ont expliqué les chercheurs. En plus de bouleverser un principe de base fondamental de la physique, ces résultats ont des implications immédiates dans une série de processus impliquant des interactions interparticulaires et intermoléculaires à différentes échelles de longueur, notamment l’auto-assemblage, la cristallisation et la séparation de phases.
