La surface de l'eau de mer dévoile des surprises électriques inattendues
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Cette recherche, menée par des scientifiques de l'Université de Cambridge et de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères en Allemagne, a été publiée dans le journal Nature Chemistry. Elle révèle que les ions et les molécules d'eau à la surface des solutions d'eau salée, également appelées solutions électrolytiques, sont organisés d'une manière complètement différente de celle traditionnellement admise. Ces découvertes pourraient améliorer les modèles de chimie atmosphérique et ouvrir la voie à d'autres applications.
L'étude a porté sur la façon dont les molécules d'eau sont affectées par la distribution des ions au point exact où l'air et l'eau se rencontrent. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé une forme plus sophistiquée de la génération somme-fréquence vibratoire (VSFG), appelée VSFG détectée en hétérodyne (HD-VSFG), combinée à des modèles informatiques avancés pour simuler les interfaces dans différents scénarios.
Les résultats ont révélé que les ions positivement chargés (cations) et les ions négativement chargés (anions) sont appauvris de l'interface eau/air. Les cations et les anions des électrolytes simples orientent les molécules d'eau dans les deux sens, contrairement aux modèles traditionnels qui enseignent que les ions forment une double couche électrique et orientent les molécules d'eau dans une seule direction.
Le Dr Yair Litman, co-auteur principal de l'étude, souligne que la surface des solutions électrolytiques simples présente une distribution ionique différente de celle prévue, et que la couche ionique riche en dessous détermine comment l'interface est organisée. Le Dr Kuo-Yang Chiang de l'Institut Max Planck ajoute que l'association de HD-VSFG de haut niveau avec des simulations est un outil inestimable pour la compréhension moléculaire des interfaces liquides.
Le Professeur Mischa Bonn, directeur du département de spectroscopie moléculaire de l'Institut Max Planck, indique que l'étude de ces interfaces est essentielle non seulement pour la compréhension fondamentale, mais aussi pour le développement de meilleures technologies. Ces méthodes sont également appliquées à l'étude des interfaces solide/liquide, potentiellement utiles dans les domaines des batteries et du stockage d'énergie.