Il existe deux types d'eau liquide, selon les recherches menées par une collaboration scientifique internationale. Cette nouvelle particularité s'ajoute à la liste croissante des phénomènes étranges dans ce que nous imaginons être une substance simple. La découverte pourrait avoir des implications pour la fabrication et l'utilisation de nanoparticules ainsi que pour comprendre comment les protéines se replient dans leur forme fonctionnelle dans le corps ou se replient mal pour provoquer des maladies telles que la maladie d'Alzheimer ou la MCJ.

Ecrire à l'international Journal de nanotechnologie , Laura Maestro de l'Université d'Oxford et ses collègues en Italie, Mexique, l'Espagne et les USA, expliquez comment les propriétés physiques et chimiques de l'eau ont été étudiées pendant plus d'un siècle et ont révélé un comportement étrange que l'on n'observe pas dans d'autres substances. Par exemple, quand l'eau gèle, elle se dilate. Par contre, presque toutes les autres substances connues se contractent lorsqu'elles sont refroidies. L'eau existe aussi sous forme solide, liquide et gazeux dans une très petite plage de température (100 degrés Celsius) alors que les points de fusion et d'ébullition de la plupart des autres composés couvrent une plage beaucoup plus large.

De nombreuses propriétés bizarres de l'eau sont dues à la capacité de la molécule à former des liaisons de courte durée les unes avec les autres, appelées liaisons hydrogène. Il y a une charge positive résiduelle sur les atomes d'hydrogène dans la molécule d'eau en forme de V, l'un ou les deux pouvant former de telles liaisons avec les électrons négatifs sur l'atome d'oxygène au point du V. Cela rend possible des réseaux éphémères dans l'eau qui sont gelé en place lorsque le liquide se solidifie. Ces liaisons sont si éphémères qu'elles ne confèrent au liquide aucune structure ni mémoire, bien sûr.

L'équipe a examiné de près plusieurs propriétés physiques de l'eau comme sa constante diélectrique (dans quelle mesure un champ électrique peut-il imprégner une substance) ou la relaxation du réseau proton-spin (le processus par lequel les moments magnétiques des atomes d'hydrogène dans l'eau peuvent perdre de l'énergie avoir été excité à un niveau supérieur). Ils ont découvert que ces phénomènes semblent basculer entre deux caractères particuliers à environ 50 degrés Celsius, donner ou prendre 10 degrés, c'est-à-dire de 40 à 60 degrés Celsius. L'effet est que la dilatation thermique, la vitesse du son et d'autres phénomènes basculent entre deux états différents à cette température de croisement.

Ces deux états pourraient avoir des implications importantes pour l'étude et l'utilisation des nanoparticules où le caractère de l'eau au niveau moléculaire devient important pour les propriétés thermiques et optiques de ces particules. Les nanoparticules d'or et d'argent sont utilisées en nanomédecine pour le diagnostic et comme agents antibactériens, par exemple. De plus, les résultats préliminaires suggèrent que la structure de l'eau liquide peut fortement influencer la stabilité des protéines et la façon dont elles sont dénaturées à la température de croisement, ce qui pourrait bien avoir des implications pour comprendre la transformation des protéines dans l'industrie alimentaire, mais aussi pour comprendre comment la maladie survient lorsque les protéines se replient mal.