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Une nouvelle forme de glace amorphe a été obtenue

07.02.2023

Une équipe de chimistes britanniques a broyé de la glace ordinaire dans un broyeur à boulets à une température de 77 kelvins et obtenu une nouvelle forme de glace amorphe. C'est le nom de la glace qui, contrairement à la glace cristalline, Ih n'a pas de structure moléculaire ordonnée. La forme ouverte était stable à la pression atmosphérique jusqu'à 1,1 gigapascals. Les scientifiques lui ont donné le nom de glace amorphe de densité moyenne.

Le diagramme de phase de l'eau révèle une vingtaine de ses formes cristallines, ainsi que deux phases amorphes, caractérisées par un manque d'ordre dans l'arrangement des molécules. Ces dernières sont divisées en deux types : glace amorphe de haute et basse densité. À la pression atmosphérique et à une température de 20 kelvins, le premier a une densité de 77 g par centimètre cube et le second de 1,13 g par centimètre cube. En même temps, ils sont connus depuis le siècle dernier et aucune forme de glace amorphe n'a été trouvée pendant cette période dans l'intervalle de densité qui les sépare.

Cependant, la curiosité des scientifiques ne faiblit pas, car c'est la glace amorphe que l'on pense être la plus répandue dans l'univers. Et dans leur travail, les chimistes de l'University College de Londres ont pu trouver une forme de glace amorphe jusqu'alors inconnue.

Dans leurs expériences, les scientifiques ont utilisé la méthode du broyeur à boulets, qui est populaire pour étudier les formes amorphes de matériaux. Avec son aide, l'amorphisation se produit par interaction avec des boules qui affectent les cristaux avec des forces de compression et de cisaillement, introduisant des défauts. Pour la glace, cette méthode n'avait pas été utilisée auparavant, donc dans leur travail, les chimistes ont été les premiers à décider de broyer de la glace Ih ordinaire dans un tel moulin. Pour ce faire, ils l'ont refroidi à la température de l'hélium liquide - 77 kelvins - ont ajouté des billes d'acier inoxydable à la glace, puis les ont secouées ensemble. Pendant 80 cycles d'un tel broyage, les scientifiques ont reçu un échantillon dont l'analyse a indiqué qu'ils avaient réussi à acquérir une nouvelle forme de glace amorphe.

L'apparence générale de la glace obtenue dans le moulin est constituée de gros morceaux de poudre densément tassée, dont la densité a été estimée par les scientifiques à 1,06 g par centimètre cube. Cette valeur se situe juste dans l'écart entre la glace amorphe de faible densité et de haute densité déjà connue, de sorte que les scientifiques ont donné à la nouvelle forme le nom de glace amorphe de densité moyenne. Les comparaisons des caractéristiques de diffraction des trois formes indiquent que la glace découverte par les chimistes a une structure unique. Avec une augmentation de pression (et à une température constante de 77 kelvins), après la marque de 1,1 gigapascals, la glace commence à se transformer en glace amorphe de haute densité.

Le broyage d'autres phases de la glace (II, IX et V) de la même manière n'a pas apporté de nouvelles formes aux scientifiques, ce qui peut indiquer que c'est la glace "ordinaire" l qui est particulièrement sujette à l'amorphisation.

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