Eau confinée sur les pores de graphène de taille nanométrique. Crédit :F. Leoni et al.
Les organismes vivants, les virus et les dispositifs technologiques ont des couches d'eau entre leurs cellules ou leurs parties et peuvent mourir ou cesser de fonctionner lorsqu'ils sont déshydratés. Mais pourquoi de l'eau et pas n'importe quel autre fluide ? Qu'est-ce qui rend l'eau unique dans de telles conditions lorsqu'elle se trouve dans ces minuscules structures ?
Dans un article publié dans la revue ACS Nano , des chercheurs de l'Université de Barcelone et de l'Université La Sapienza de Rome expliquent pourquoi l'eau se déplace plus rapidement dans un pore plus petit qu'un millionième de cheveux que l'eau libre, alors que d'autres fluides ne le font pas.
"Tout dépend de l'interaction particulière des liaisons hydrogène de l'eau et cela pourrait être un facteur clé contribuant à la solution de l'un des objectifs de développement durable définis par les Nations Unies, celui sur l'eau potable et l'assainissement", explique Giancarlo Franzese, de l'Institut de Nanoscience et Nanotechnologie de l'Université de Barcelone (IN2UB).
En fait, dans le traitement de l'eau et l'assainissement, il y a beaucoup de recherches sur les pores de graphène de taille nanométrique. De plus, le résultat de ce projet commun entre l'UB et La Sapienza porte sur le comportement de commutation observé dans un nano-memristor de graphène hydraté, c'est-à-dire un dispositif nanotechnologique où la charge électrique régit le flux magnétique, lorsque l'eau confinée passe de un à plus de couches.
"Le nanoconfinement peut modifier radicalement le comportement des liquides, nous laissant perplexes avec des propriétés contre-intuitives. Il est pertinent dans les applications, notamment la décontamination et le contrôle de la cristallisation", explique Carles Calero de l'IN2UB. Dans l'étude, les chercheurs comparent, à l'aide de simulations de dynamique moléculaire, trois liquides différents dans un pore de fente de graphène :un fluide simple, tel que l'argon; un fluide moléculaire, tel que le CO2 ou un métal liquide, et de l'eau. Les trois fluides, sous confinement subnanométrique similaire, se comportent différemment les uns des autres, ouvrant la voie à de possibles applications avec des nanopores, par exemple pour l'élimination de polluants. Le contrôle du frottement de l'eau avec des matériaux 2D indique des "membranes intelligentes"
