Un rendu au niveau atomique du chlorure de sodium (à gauche), l'ingrédient principal du sel de table, et le chlorure de lithium (à droite). De nouvelles recherches de Xiao Cheng Zeng du Nebraska et d'autres ont suggéré que, lorsqu'il est confiné dans un espace nanoscopique, les atomes de sodium (bleu foncé) et de chlore (bleu clair) peuvent se réassembler après avoir été dissous. Les atomes de lithium (rose) et de chlore peuvent faire de même, selon les simulations de l'équipe. Crédit :Scott Schrage | Communication universitaire
Tout cuisinier digne de ce nom sait qu'une pincée de la substance, qui se compose principalement du chlorure de sodium composé, se dissoudra lorsqu'elle sera versée dans une casserole d'eau à température ambiante.
Mais en tant que chimiste qui a passé des décennies à rechercher comment les substances se comportent lorsqu'elles sont confinées dans des espaces infinitésimaux, Xiao Cheng Zeng du Nebraska sait également que ce qui se passe à l'échelle macro ne vaut pas nécessairement à l'échelle nano.
Zeng et ses collègues ont récemment effectué des simulations informatiques pour déterminer comment le chlorure de sodium et son cousin salé, chlorure de lithium, pourrait réagir lorsqu'il est immergé dans un jet d'eau nanoscopique bordé de deux lisses, murs hydrofuges.
Ces simulations prédisaient quelque chose de très contre-intuitif. Après une première dissolution dans l'eau, le chargé, des atomes dispersés au hasard de chlorure de sodium et de lithium se réassembleraient spontanément en couches 2D, selon les simulations. Dans le cas du chlorure de sodium, cette couche serait identique à son solide, état pré-dissous :un motif cristallin de carrés, avec chaque atome de sodium entouré de quatre atomes de chlore, ou vice versa. Pour le chlorure de lithium, la couche comprendrait des anneaux hexagonaux - trois atomes de lithium, trois chaînes d'atomes de chlore ou en zigzag, ou les deux.
Sur la base des calculs de l'équipe, le comportement inattendu émerge en partie parce que le confinement à l'échelle nanométrique réduit la force d'interaction entre un atome chargé-sodium, le lithium ou le chlore - et les molécules d'eau qui forment généralement une coquille autour d'elle. Cette coquille d'hydratation conserve normalement des particules de charge opposée, comme le sodium et le chlore, du remontage après dissolution, mais pas lorsqu'il est confiné dans un espace nanoscopique, les chercheurs ont trouvé.
Zeng et ses collègues chimistes informaticiens espèrent que leurs prédictions encourageront d'autres chercheurs à mener des expériences qui valident ou remettent en question leurs simulations.
Ces prédictions pourraient éventuellement éclairer la conception de dispositifs nanofluidiques qui transportent des atomes chargés pour recréer une activité neuronale, dit Zeng.
