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Un enchevêtrement de spaghettis : l’explication à un matériau à hydratation négative !

Un enchevêtrement de spaghettis : l'explication à un matériau à hydratation négative !

Le matériau inorganique tungstate de zirconium (ZrW2O8) est une sorte d’éponge inverse : en présence d’eau, il se contracte et perd 10 % de volume. Ce phénomène dit d’« hydratation négative » est connu depuis longtemps mais restait inexpliqué. En combinant de nouvelles expériences et techniques à haute résolution, avec des calculs de chimie quantique, des chercheurs de l’Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Chimie ParisTech, Université PSL) ont proposé, avec leurs collègues anglais [1], un mécanisme microscopique totalement nouveau. Lorsqu’une molécule d’eau entre au sein du matériau, elle le déforme dans l’une des 3 directions de l’espace. Or chaque molécule d’eau peut choisir sa position indépendamment de ses voisines : finalement, une super-structure est générée, sous forme d’un réseau de liaisons qui forment un enchevêtrement (de type « spaghettis bien cuits ») et réduisent l’espace occupé par le matériau. Cette nouvelle compréhension du phénomène pourrait permettre de l’utiliser pour contrer le gonflement d’autres matériaux, notamment dans les matériaux de construction susceptibles de gonfler au contact d’eau. Ces travaux ont été mis en avant (Editors’ Suggestion) dans la revue Physical Review Letters.

 

Crédits photos : Andrew Goodwin / University of Oxford
 
Le 10 juillet 2018


[1Ces travaux impliquent le Inorganic Chemistry Laboratory de l’Université d’Oxford, l’University College London et le Rutherford Appleton Laborator

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