L'eau est étrange et pourtant si importante. En réalité, c'est l'une des molécules les plus inhabituelles sur Terre. Il bout à une température qu'il ne devrait pas. Il se dilate et flotte lorsqu'il est à l'état solide. Sa tension superficielle est plus élevée qu'elle ne devrait l'être. Maintenant, nouvelle recherche publiée dans la revue La nature a ajouté une autre propriété tout aussi étrange à la liste des bizarreries de l'eau. Les implications de cette nouvelle révélation pourraient avoir un impact remarquable sur tous les processus liés à l'eau, de la purification de l'eau à la fabrication de médicaments.

Stéphane Cronin, professeur de génie électrique et informatique à l'USC Viterbi, et Alexandre Benderskii, professeur agrégé de chimie à l'USC Dornsife College of Letters, Arts et Sciences, ont montré que lorsque l'eau entre en contact avec une surface d'électrode, toutes ses molécules ne réagissent pas de la même manière. Cela peut affecter considérablement la capacité de diverses substances à se dissoudre dans l'eau soumise à un champ électrique, lequel, à son tour, peut déterminer comment une réaction chimique se produira. Et les réactions chimiques sont un élément nécessaire dans la façon dont nous fabriquons… tout.

Il est normal que ce travail révolutionnaire soit le fruit d'une recherche interdisciplinaire entre un chimiste et un ingénieur électricien. Après tout, la chimie est fondamentalement une étude des électrons, et les réactions chimiques sont ce qui fait les matériaux sur lesquels notre monde moderne est construit. Chaque chercheur a fourni un élément important au travail. Dans ce cas, une électrode révolutionnaire de l'ingénieur, Cronin, et une technique avancée de spectroscopie laser du chimiste, Benderskii. Finalement, c'est la combinaison de ces deux conceptions qui a conduit à la percée observée.

D'abord, Cronin a conçu une électrode unique construite à partir de graphène monocouche (seulement 0,355 nm d'épaisseur). La construction d'électrodes en graphène est en soi un processus très complexe. En réalité, l'électrode nécessaire pour cette recherche particulière est celle que des groupes de recherche du monde entier ont essayé et échoué à faire dans le passé. "Alex et moi avions lutté pendant un certain temps pour y parvenir et nous avons dû changer notre conception à plusieurs reprises. C'est gratifiant et excitant de voir enfin les résultats de notre travail, " dit Cronin.

Une fois que l'électrode est placée sur une cellule d'eau et commence à faire passer un courant, La technique de Benderskii entre en jeu. Il utilise une méthode spéciale de spectroscopie laser que seule une poignée d'autres groupes de recherche ont été capables de reproduire. "En utilisant notre approche pour observer pour la première fois des molécules d'eau dans les conditions de nos expériences, nous avons pu voir comment les molécules interagissaient avec le champ d'une manière que personne n'avait auparavant comprise, " a déclaré Benderskii.

Ce que les deux ont découvert, c'est que la couche supérieure de molécules d'eau la plus proche de l'électrode s'aligne d'une manière complètement différente du reste des molécules d'eau. Cette prise de conscience était inattendue. Mais cela peut ouvrir la voie à des simulations plus précises de la façon dont les réactions chimiques aqueuses dans divers domaines affectent les matériaux avec lesquels ils travaillent. L'approvisionnement en eau potable est un domaine particulier où cette recherche pourrait avoir un impact immédiat. « L'eau au contact du graphène est en effet proposée comme une nouvelle technologie de désalinisation, " a déclaré Cronin. "Notre recherche pourrait aider les scientifiques à concevoir de meilleures simulations qui apporteront finalement aux gens de l'eau propre dessalée plus rapidement, moins cher, et plus propre."

Benderskii et Cronin ne prévoient pas de mettre fin de si tôt à leur collaboration de recherche de longue date. Maintenant qu'ils ont identifié cette nouvelle qualité d'eau, ils prévoient de creuser plus profondément. "Notre recherche publiée porte sur la façon dont l'eau réagit collectivement à un courant. Ensuite, nous essayons de comprendre comment cette réponse fonctionne à un niveau moléculaire individuel, " a déclaré Benderskii.