Dans une nouvelle découverte, les chercheurs ont révélé de nouvelles informations sur le comportement des molécules d'eau confinées dans des nanostructures. Leur étude, publiée dans Science Advances le 24 avril, se penchera sur la manière dont les ondes térahertz (THz) influencent la dynamique des molécules d'eau confinées dans des espaces bidimensionnels (2D) au sein de nanorésonateurs.
L'équipe multidisciplinaire, dirigée par le professeur Hyeong-Ryeol Park et comprenant le professeur Jeeyoon Jeong (UNIST), le professeur Dai-Sik Kim (UNIST), le professeur Noejung Park (UNIST), le professeur Joonwoo Jeong (UNIST), le professeur Kyungwan Kim (Université nationale de Chungbuk) et le professeur Yun Daniel Park (Université nationale de Séoul) ont utilisé une technique innovante pour étudier la dynamique des molécules d'eau à l'échelle nanométrique.
En utilisant des nanogaps à boucles métalliques pour améliorer les interactions lumière-matière, l’équipe a mené une analyse complète de l’eau nanoconfinée sur différentes largeurs d’espace, allant de 2 à 20 nanomètres (nm). Leurs découvertes expérimentales mettent en lumière l'interaction entre les effets d'interface et les effets de confinement sur les indices de réfraction complexes de l'eau nanoconfinée, démontrant la suppression des modes vibrationnels de faible énergie, même à des largeurs d'intervalle plus grandes.
L'auteur principal Hyosim Yang de l'UNIST a souligné l'importance de l'étude, en mettant l'accent sur l'exploration de la dynamique des molécules d'eau dans des espaces étroits à des fréquences THz élevées, révélant ainsi de nouveaux phénomènes jusqu'alors inexplorés.
L'utilisation par l'équipe de la technologie de lithographie de couche atomique a permis la fabrication de nanorésonateurs avec une précision sans précédent, permettant une sensibilité accrue dans la mesure du mouvement moléculaire.
Leurs résultats ont non seulement confirmé la suppression de la dynamique collective picoseconde des molécules d'eau par des effets interfaciaux dans les espaces inférieurs à 2 nanomètres, mais ont également révélé des informations fascinantes sur la réduction du mouvement de regroupement à des largeurs d'espace plus grandes.
Le co-auteur Gangseon Ji de l'UNIST a souligné les implications de la recherche, déclarant :« Cette étude révèle les doubles effets des mécanismes d'interface et de confinement sur la dynamique de l'eau dans les espaces nanoconfinés, offrant de nouvelles perspectives sur les comportements solides présentés par les molécules d'eau confinées. »
Le professeur Park a souligné les implications plus larges de l'étude, soulignant ses applications potentielles dans l'étude des phases superioniques de molécules d'eau 2D et dans l'étude de la dynamique moléculaire dans les solvants, comme l'ADN et l'ARN.
Plus d'informations : Hyosim Yang et al, Suppression de la dynamique térahertz de l'eau confinée dans des espaces nanométriques, Science Advances (2024). DOI :10.1126/sciadv.adm7315
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