On connaissait jusqu'à présent des cas où l'eau est liquide bien en dessous de 0°C, par exemple dans certains nuages.
Ce que viennent de réussir des chercheurs américains, c'est garder de l'eau solide à plus de 40°C, sans artifice trop compliqué.


La méthode compliquée

Des chercheurs du laboratoire Sandia avaient déjà congelé de l'eau à des températures extrêmement élevées, mais ils avaient besoin d'un courant de quelques millions d'ampères pour créer le champ magnétique nécessaire à la compression de l'eau à plus de 70000 atm. (1 atm = 1013 hPa). Sous de telles pressions, l'eau devient effectivement solide même à haute température. On conviendra que de telles conditions sont difficilement réalisables quotidiennement.

La nouvelle méthode... simple ?

Par contre, Alexander D. Wissner-Gross et Efthimios Kaxiras de l'université de Harvard ont réalisé un matériau relativement simple à la surface duquel la glace peut rester solide au-dessus de 0°C. Le matériau en question est un film de diamant dont la dernière couche d'atomes est remplacée par des ions Sodium Na+. Ensuite, il suffit de déposer une couche de glace dessus et le tour est joué ! Facile non ?

Hop, un schéma vu de côté pour éclaircir les choses :
En vert, ce sont les atomes de carbone qui composent le diamant.
En bleu, on a les atomes de sodium qui remplacent la dernière couche du diamant.
Et en rouge, c'est la glace ! Les traits noirs séparent chaque couche de glace.




La courbe du haut montre la température de fusion de la glace sur différents types de films de diamant pour chaque couche (8 en surface, 1 "collée" au sodium).
(a) glace "normale"
(b) glace sur du diamant dont la dernière couche est composée d'hydrogène.
(c) glace sur du diamant dont la dernière couche est composée de sodium.

La courbe du bas indique la différence de température de fusion entre le cas de figure (c) et le cas (a).



On remarque alors que les couches de glace les plus "basses" fondent à plus haute température. En regardant bien, on se rend compte que la couche la plus profonde devient liquide à environ 320 K, soit 47°C. Nous sommes impressionnés, et c'est alors que deux questions viennent nous tarauder :


Comment ce miracle est-il possible ?

Pour simplifier, il semblerait que les interactions électro-magnétiques entre les ions sodium et les molécules d'eau (formation d'un dipôle électrostatique) stabilisent énormément l'eau. L'énergie -et donc la température- nécessaire pour la faire fondre devient donc plus grande.
Ça c'est la version abrégée... Vous pouvez voir plus de détails sur la page suivante :

Cliquez ici (pdf)


Et à quoi diable tout ceci peut-il servir ?

Et bien, les plus audacieux d'entre vous auront certainement remarqué que 47°C, c'est supérieur à 37,2°C. Et 37,2°C, c'est la température moyenne dans un corps humain. Où veux-je donc en venir ?

Sachez que certaines personnes ont besoin de prothèses internes pour vivre (hanche, coeur, etc...). Ces prothèses sont en contact permanent avec les organes et sont parfois articulées avec les os.
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Les matériaux utilisés en chirurgie prothésiste s'usent beaucoup en surface, et il pourrait être utile de les recouvrir d'un film de diamant qui lui ne fatiguerait pas. En effet, le diamant est un des matériaux les plus solides. Du coup il serait dangereux pour les os et les fragiliserait en surface. De plus, le sang coagule très bien à la surface du diamant.
C'est la que la glace intervient : le sang ne coagule pas sur de la glace et la glace serait moins dangereuse pour les jointures prothèse-os que le diamant.
Ainsi des prothèses recouvertes aux endroits critiques d'un film de diamant "glacé", cumuleraient les avantages de la solidité du diamant et de l'innocuité de la glace qui ne fondrait pas dans le corps humain !



Alors un espoir pour l'avenir des prothèses ? Pas si sûr. Aussi alléchant que soit ce programme, il faut quand même savoir que la fabrication de ce matériau est encore expérimentale et couterait certainement très cher à produire industriellement. Pour l'instant, on ne peut qu'émettre des hypothèses sur leur utilisation possible.

D'après le site de partage d'infos scientifiques fr.hypo-theses.com