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En refroidissant un liquide, il arrive, comme dans le cas du verre, que les molécules qui le constituent conservent un arrangement désordonné, mais que leur mouvement ralentisse à tel point que le liquide se comporte comme un solidesolide. Un mécanisme surprenant étudié par des chercheurs de l'université de Pennsylvanie. Ils s'intéressent tout particulièrement aux phénomènes de surfaces et à la façon dont ceux-ci peuvent (ou non) affecter les propriétés du verre.
Pour mieux comprendre, imaginez du miel. Réfrigéré, celui-ci se comporte comme un solide. À l'exception d'une couche de surfacecouche de surface de quelque 5 à 10 nanomètresnanomètres d'épaisseur dans laquelle les molécules restent libres de leurs mouvements. Déposez un virus sur cette surface et les molécules de miel forment -- en quelque centaines de secondes seulement alors que les molécules du cœur du miel mettraient des millions d'années à se déplacer ainsi -- un ménisque pour l'englober.
La croissance d’un ménisque à la surface du verre. © université de Pennsylvanie
Des mouvements de surface décorrélés des mouvements de cœur
Partant de cette constatation, les chercheurs américains ont voulu déterminer comment le mouvement des molécules sur la surface libre du verre est couplé avec le mouvement de celles de cœur. Ils ont donc d'abord ralenti le mouvement de ces dernières en formant du verre extrêmement stable. Puis, ils l'ont accéléré en fabriquant des films ultrafins. Résultat incroyable : les molécules de surface ne sont pas couplées avec les molécules de cœur.
Reste à vérifier ce qu'il se passe pour les molécules situées directement sous la surface, en deuxième et troisième ligne. Et à comprendre comment se fait la transition entre des mouvements de cœur extrêmement lents et des mouvements de surface bien plus rapides. Car ces informations pourraient permettre de mieux maîtriser le processus de densification du verre, un processus d'une importance technologique capitale.
