La tension superficielle d'un liquide est une mesure des forces de cohésion qui maintiennent les molécules ensemble. Il est responsable d'une goutte d'eau prenant une forme sphérique et des effets des tensioactifs pour produire des bulles et des mousses. La valeur de la tension superficielle de l'eau à température ambiante est connue avec précision à quatre chiffres significatifs et est recommandée comme norme pour l'étalonnage d'autres appareils. De nouvelles recherches auxquelles participent Ines Hauner et Daniel Bonn (Institute of Physics) montrent aujourd'hui que cette valeur n'est pas aussi universelle qu'on le croyait auparavant.

Les expériences récentes montrent, étonnamment, qu'un nouvellement créé, l'interface air/eau vierge a une tension superficielle supérieure d'environ 25 % à la valeur d'équilibre, qui est connu pour être de 72,75 mN/m. Des chercheurs d'Amsterdam, Bordeaux et Sydney montrent qu'une interface air/eau fraîche non équilibrée a une tension superficielle d'environ 90 mN/m. Ils ont utilisé une caméra vidéo à haute vitesse pour observer la libération d'une goutte d'eau résultant de la rupture du col de liquide qui relie la goutte à l'orifice - voir l'image. Leur analyse de la dynamique de rupture à l'échelle de la milliseconde donne une tension superficielle de l'ordre de 90 mN/m.

Autrefois, des valeurs similaires de tension superficielle de l'eau supérieures à l'équilibre avaient en fait été signalées sur des échelles de temps aussi courtes. Cependant, ils sont tous restés très controversés en raison de lacunes méthodologiques. En revanche, Le professeur Bonn précise que « la méthode d'étude de la rupture des gouttelettes s'affranchit des difficultés précédentes :la procédure expérimentale est très robuste, et la dynamique de pincement associée bien comprise."

Pourquoi un si grand écart a-t-il été négligé pendant si longtemps ? La raison en est que la durée de vie de l'état vierge est inférieure à une milliseconde. Les technologies plus anciennes ont des temps de réponse plus lents; seules les méthodes modernes sondent les régimes de la microseconde. Un autre aspect remarquable de cette découverte est l'ampleur de l'effet. Lorsque du chlorure de sodium ou de l'hydroxyde de sodium est ajouté à l'eau à une concentration d'une mole par litre, la tension superficielle d'équilibre ne change que d'environ 2 mN/m. En revanche, l'effet rapporté dans les nouvelles expériences produit un changement de 17 mN/m. Ceci est beaucoup plus important que la conséquence de tout effet électrolytique et doit impliquer la structure de l'eau interfaciale.

Il y a des conséquences profondes de cette découverte pour tous les processus impliquant l'eau en des temps inférieurs à la milliseconde. Par exemple, toute la séquence d'événements dans l'impression à jet d'encre se produit dans cette plage de temps et implique des encres aqueuses formant des gouttelettes à des fréquences MHz. De nombreuses applications de pulvérisation dans lesquelles de l'eau est utilisée devraient également être affectées :une valeur élevée de la tension devrait rendre plus difficile la production de petites gouttelettes. En outre, il existe une vaste littérature qui tente d'expliquer la valeur de la tension superficielle de l'eau de 73 mN/m, mais jusqu'à présent, personne n'a considéré que la surface vierge a une valeur encore plus élevée.