Les molécules de l'alcool liquide ne sont pas orientées au hasard les unes par rapport aux autres.
Les molécules d'alcool liquide ne sont pas orientées au hasard les unes par rapport aux autres. Cette découverte de scientifiques de l'Université d'Amsterdam réfute l'idée que les molécules d'un liquide sont entrecroisées.
À l'école, nous avons appris que les molécules d'un liquide s'entrecroisent. Mais cette idée fait débat depuis un certain temps. Des simulations informatiques ont déjà suggéré que les molécules de nombreux liquides ont un certain degré d'ordre, en particulier si les molécules interagissent fortement les unes avec les autres, comme c'est le cas dans l'eau ou l'alcool. Le doctorant FOM Matthijs Panman et ses collègues de l'Université d'Amsterdam ont maintenant montré que c'est vrai :l'alcool a une orientation locale. Cela signifie que les molécules voisines ont un angle assez précisément défini les unes par rapport aux autres, alors qu'il n'y a pas d'ordre à longue distance comme dans un cristal.
Chaque molécule d'alcool contient une liaison entre son atome d'oxygène (O) et son atome d'hydrogène (H). Les chercheurs ont illuminé l'alcool avec de très courtes impulsions de lumière infrarouge d'environ un billionième de seconde. Si la lumière infrarouge a la bonne fréquence, la liaison O-H dans certaines des molécules d'alcool vibrera plus fort en raison de la résonance. La reliure devient plus longue et plus courte, en ligne avec l'onde lumineuse.
La lumière utilisée est polarisée, ce qui signifie que le champ électrique de la lumière a une direction fixe. La lumière ne fait vibrer que les liaisons O-H qui sont parallèles à son champ électrique. Ensuite, ces liaisons vibrantes transmettent le mouvement aux liaisons O-H des molécules voisines. Après tout, ces liaisons ont la même fréquence de résonance. S'il y a un angle entre les deux groupes O-H voisins, les molécules qui ne sont pas parallèles au champ électrique de l'impulsion infrarouge vibreront également après les sauts de vibration. La force de cet effet dépend de l'angle entre les liaisons O-H des molécules voisines.
En observant le transfert des vibrations, les chercheurs ont pu déterminer l'angle moyen entre molécules voisines. Ils ont découvert que les liaisons O-H voisines dans l'alcool forment un angle d'environ 120 degrés les unes avec les autres. L'angle peut être différent dans d'autres liquides :dans le N-méthylacétamide liquide, par exemple, les liaisons entre l'atome d'azote et l'atome d'hydrogène de molécules voisines apparaissent approximativement parallèles entre elles. L'ordre local dans les deux liquides est causé par des interactions (liaisons hydrogène) entre les molécules voisines. Incidemment, l'ordre local n'existe que quelques billionièmes de seconde, car le réseau de liaisons hydrogène est très dynamique :les liaisons hydrogène entre les molécules sont continuellement rompues et de nouvelles se forment. Les chercheurs publient leurs travaux dans Physical Review Letters .
