Zoom Science - Décembre 2013 - L’étrange dynamique de l’eau à haute densité

Les coefficients de diffusion translationnelle et rotationnelle, qui décrivent respectivement le déplacement d’une particule dans un liquide et la rotation de la molécule autour de ses axes, sont des coefficients de transport fondamentaux pour caractériser la mobilité d’une particule au sein d’un liquide moléculaire à l’échelle microscopique.

La mesure de ces coefficients sous hautes pressions et températures est difficile à réaliser, faute de techniques expérimentales adaptées. Jusqu’à présent, même pour le plus fondamental des liquides, l’eau pure, le coefficient de diffusion n’était connu que pour des pressions assez modérées (0.7 GPa).

Des chercheurs et ingénieurs de l’équipe Physique des systèmes simples en conditions extrêmes (PHYSIX) de l'IMPMC ont développé de nouvelles techniques permettant d’élargir d’un ordre de grandeur la gamme des pressions accessibles pour mesurer ce coefficient par diffusion incohérente des neutrons. Grâce à la nouvelle presse HP-QENS, l’équipe est parvenue à mesurer le coefficient de diffusion et les temps de rotation des molécules d’eau à haute température (400-450 K) jusqu’à cristallisation de la glace VII (3-3.5 GPa) et à mettre en évidence des anomalies inattendues dans la dynamique de l’eau à haute densité.

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