Grâce à un savant sandwich de matériaux à deux dimensions, des scientifiques sont parvenus, pour la toute première fois, à filmer les mouvements d’atomes uniques dans un liquide. Des atomes de platine qui « nagent » le long d’une surface solide.

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    Lorsqu'un liquide est mis en contact d'un solide, chacun adapte sa configuration en réponse à la présence de l'autre. Il est question, là, d'interactions qui se jouent à l'échelle atomique. Et elles sont importantes. Parce qu'elles sous-tendent de nombreux processus biologiques. Mais aussi parce qu'elles déterminent l'efficacité de la production d'eau propre tout comme le comportement des batteries et des piles à combustible. Celles dans lesquelles on produit de l'électricité à partir d'hydrogène.

    L'ennui, c'est que les scientifiques manquent encore d'informations sur la manière dont les atomes se comportent aux interfaces solide-liquide. À défaut de techniques qui permettent d'aller y voir de plus près. La microscopie électronique en transmission classique aide à analyser le comportement des atomes dans le vide. Mais des chercheurs de l’université de Manchester (Royaume-Uni) estiment que les données ainsi recueillies sont trompeuses.

    Les chercheurs de l’université de Manchester (Royaume-Uni) ont pu confirmer que les atomes ne réagissent pas de la même façon selon qu’ils sont placés à l’intérieur ou à l’extérieur d’une chambre à vide. De quoi suggérer que la pression de l’environnement a une influence sur leur comportement. © Clark et al., Université de Manchester
    Les chercheurs de l’université de Manchester (Royaume-Uni) ont pu confirmer que les atomes ne réagissent pas de la même façon selon qu’ils sont placés à l’intérieur ou à l’extérieur d’une chambre à vide. De quoi suggérer que la pression de l’environnement a une influence sur leur comportement. © Clark et al., Université de Manchester

    Des applications concrètes à venir

    Ils ont donc mis au point une sorte de lame de microscopemicroscope nouvelle génération, une « cellule liquide à double graphène », pour observer vraiment la façon dont les atomes se déplacent dans un liquide. Ils ont suspendu une couche 2D de disulfure de molybdène (MoS2) dans un liquide - de l'eau salée contenant des atomes de platineplatine (Pt) - et ont encapsulé le tout dans du graphènegraphène. Car le matériaumatériau est lui aussi bidimensionnel, mais surtout solide, inerte et imperméable. De quoi contrôler avec précision les volumesvolumes et les épaisseurs des couches de liquide. Et capturer en vidéo, des atomes en train de « nager » dans ledit liquide.

    Leur conclusion : la présence de liquide accélère le mouvementmouvement des atomes et modifie leurs sites de repos préférés par rapport au solide sous-jacent. Une conclusion qui montre bien comment la présence de liquide modifie le comportement d'un solide avec lequel il est en contact, et qui pourrait aider dans un avenir proche à améliorer la production d'hydrogène propre. Mais aussi, à rendre plus efficaces et plus propres, beaucoup d'autres technologies.