L'eau est omniprésente et indispensable à la vie. Néanmoins, les informations expérimentales sur son comportement au niveau atomique, surtout sur la façon dont il interagit avec les surfaces, sont rares. Grâce à une nouvelle méthode expérimentale, Les chercheurs de la TU Graz ont maintenant fourni des informations sur le mouvement au niveau atomique des molécules d'eau, qu'ils décrivent dans un article en Communication Nature .

L'eau est une substance mystérieuse. Comprendre son comportement à l'échelle atomique reste un défi pour les expérimentateurs car les atomes légers d'hydrogène et d'oxygène sont difficiles à observer avec des sondes expérimentales conventionnelles. Cela est particulièrement vrai lorsque l'on essaie d'observer le mouvement microscopique de molécules d'eau individuelles qui se produit sur une échelle de temps de la pico-seconde.

Comme indiqué dans leur article, des chercheurs du groupe Surfaces exotiques de l'Institut de physique expérimentale de la TU Graz ont uni leurs forces avec leurs homologues du laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge, l'Université de Surrey et l'Université d'Aarhus.

Ensemble, ils ont fait des progrès importants, mener des recherches sur le comportement de l'eau sur un matériau qui suscite actuellement un intérêt particulier :l'isolant topologique tellurure de bismuth.

Ce composé pourrait être utilisé pour construire des ordinateurs quantiques. La vapeur d'eau serait alors l'un des facteurs environnementaux auxquels les applications à base de tellurure de bismuth pourraient être exposées pendant le fonctionnement.

Au cours de leurs recherches, l'équipe a utilisé une combinaison d'une nouvelle méthode expérimentale appelée spectroscopie d'écho de spin à l'hélium et de calculs théoriques. La spectroscopie d'écho de spin à l'hélium utilise des atomes d'hélium de très basse énergie qui permettent d'observer sans perturbation le mouvement des molécules d'eau isolées.

Les chercheurs ont découvert que les molécules d'eau se comportent complètement différemment sur le tellurure de bismuth par rapport à celles sur les métaux conventionnels. Ils rapportent des preuves claires d'interactions répulsives entre les molécules d'eau, ce qui est contraire à l'attente que les interactions attractives dominent le comportement et l'agrégation de l'eau sur les surfaces.

Le tellurure de bismuth semble insensible à l'eau, ce qui est un avantage pour les applications dans des conditions environnementales typiques. Des plans sont en place pour d'autres expériences sur des surfaces de structure similaire, destiné à clarifier si le mouvement des molécules d'eau est attribuable à des caractéristiques spécifiques de la surface en question.