Il est vrai que l’eau, qui existe dans le monde naturel, conduit l’électricité, mais c’est parce que les impuretés qu’elle contient se dissolvent et deviennent des ions libres, permettant au courant de circuler. Pour que l’eau pure devienne un “métal” conducteur d’électricité, il faut des pressions ultra-hautes, impossibles à fabriquer en laboratoire.
Mais la haute pression n’est pas la seule chose qui puisse induire une telle métallicité dans l’eau pure, comme l’ont montré des chercheurs en 2021.
En mettant l’eau pure en contact avec un métal alcalin partageant les électrons (ici, un alliage de sodium et de potassium), des particules chargées se déplaçant librement peuvent être ajoutées, métallisant l’eau.
En conséquence, la conductivité ne dure que quelques secondes, mais l’examen direct de cette phase de l’eau constitue un pas important vers sa compréhension.
Lorsque l’étude a été publiée l’année dernière, le physicien Robert Seidel, de l’Institut Helmholtz pour les matériaux et l’énergie de Berlin, a expliqué : “Vous pouvez voir la transition de phase vers l’eau métallique à l’œil nu.”
“Les gouttelettes de sodium et de potassium argentées sont recouvertes d’une lueur dorée, ce qui est très impressionnant.”
Tout matériau peut théoriquement devenir un conducteur si vous lui appliquez une pression suffisante.
Si vous serrez un atome trop fort, les orbitales des électrons extérieurs commencent à se chevaucher, ce qui permet à l’atome de se déplacer. Pour l’eau, cette pression est d’environ 48 mégabars, soit un peu moins de 48 millions de fois la pression terrestre au niveau de la mer.
Des pressions plus élevées existent en laboratoire, mais elles ne sont pas satisfaisantes pour les études sur l’eau métallique. Une équipe de recherche dirigée par Pavel Jungwirth, chimiste organique à l’Académie tchèque des sciences, s’est donc tournée vers les métaux alcalins.
Ces matériaux libèrent leurs électrons extérieurs si facilement que l’échange d’électrons peut être induit sans utiliser d’eau pure à haute pression.
Le seul problème est que les métaux alcalins sont très réactifs avec l’eau liquide et peuvent parfois exploser.
Lorsque le métal tombe dans l’eau, il fait un bruit sourd.
L’équipe de recherche a trouvé un moyen très ingénieux de résoudre ce problème. Au lieu d’ajouter du métal à l’eau, pourquoi ne pas ajouter de l’eau au métal ?
À l’intérieur de l’enceinte à vide, un morceau d’alliage sodium-potassium, liquide à température ambiante, a d’abord été extrudé par une buse, puis un mince film d’eau pure a été soigneusement ajouté par dépôt de vapeur.
Au contact, des électrons et des cations métalliques (ions chargés positivement) sont passés de l’alliage à l’eau.
En conséquence, l’eau a non seulement eu une lueur dorée, mais est devenue aussi conductrice que de l’eau métallique pure sous haute pression.
Cela a également été confirmé par la spectroscopie de réflectance optique et la spectroscopie photoélectronique à rayons X par rayonnement synchrotron.
Les deux propriétés, la lueur dorée et la bande conductrice, étaient clairement distinguables car elles occupent deux bandes de fréquence différentes.
L’étude améliorera non seulement notre compréhension des transitions de phase sur Terre, mais nous permettra également de mieux comprendre les conditions de haute pression extrême à l’intérieur des grandes planètes.
Par exemple, on pense que les planètes glacées du système solaire, Neptune et Uranus, possèdent des tourbillons d’hydrogène métallique liquide. Et seule Jupiter est censée avoir une pression suffisante pour métalliser de l’eau pure.
Je suis très enthousiaste à l’idée de pouvoir reproduire les conditions régnant à l’intérieur de la planète Colossus dans le système solaire.
“Cette étude prouve non seulement que l’eau métallique est produite sur Terre, mais elle révèle également les propriétés spectroscopiques associées à son bel éclat métallique doré”, déclare M. Seidel.
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