Un scientifique de l'Institut des sciences moléculaires a publié une étude qui donne un aperçu du phénomène déroutant du ralentissement dynamique dans l'eau surfondue, une étape essentielle vers la compréhension de la transition vitreuse dans les liquides.
L'étude intitulée « Démêler le ralentissement dynamique dans l'eau surfondue :le rôle du désordre dynamique dans les mouvements de saut » explore les mécanismes microscopiques qui régissent le comportement dynamique de l'eau lorsqu'elle est refroidie en dessous de son point de congélation sans former de glace. L'étude est publiée dans The Journal of Chemical Physics .
Lorsque l’eau est surfondue, elle présente un ralentissement dynamique significatif sans aucun changement structurel apparent. Dans cette recherche, la dynamique de saut des molécules d'eau, qui sont des processus élémentaires de changements structurels, est étudiée à l'aide de simulations de dynamique moléculaire. Les résultats montrent que ces dynamiques s'écartent des statistiques de Poisson attendues en raison du désordre dynamique à mesure que la température diminue.
Le désordre dynamique fait référence à la compétition entre des variables lentes et les mouvements de saut des molécules. Le chercheur a identifié le déplacement du quatrième atome d’oxygène le plus proche d’une molécule sautante comme la variable lente rivalisant avec le mouvement de saut à des températures plus basses. Ce déplacement s'effectue dans un environnement fluctuant au-delà de la première coque d'hydratation et affecte profondément la dynamique du saut.
À mesure que la température diminue, la dynamique des molécules d’eau devient de plus en plus lente et intermittente, à mesure que les molécules sont piégées dans des domaines étendus, stables et de faible densité. Avec un refroidissement supplémentaire, les interactions entre les molécules deviennent plus coopératives, augmentant la complexité et la dimensionnalité de la dynamique du saut.
Cette recherche approfondit notre compréhension de l’eau surfondue et constitue une base pour de futures études sur la dynamique moléculaire des liquides s’approchant des transitions vitreuses. Les processus de transition vitreuse sont pertinents dans un large éventail d'applications.
Par conséquent, l’application des méthodes développées dans cette étude permettra de mieux comprendre comment le mouvement lent de divers matériaux peut conduire à des transitions vitreuses. De plus, cette étude ouvre la voie à de futures recherches visant à élucider la dynamique complexe d'autres systèmes, tels que les protéines.
