Les molécules d'alcool liquide ne s'orientent pas au hasard les unes par rapport aux autres.
Les molécules d'alcool liquide adoptent une orientation locale ordonnée, et non aléatoire. Cette découverte, réalisée par des scientifiques de l'Université d'Amsterdam, contredit l'idée répandue selon laquelle les molécules d'un liquide s'entrecroisent de manière désordonnée.
À l'école, on nous enseigne que les molécules d'un liquide sont entrelacées de façon aléatoire. Cependant, cette conception est débattue depuis longtemps. Des simulations informatiques ont déjà suggéré que les molécules de nombreux liquides présentent un certain degré d'ordre, particulièrement lorsque les interactions moléculaires sont fortes, comme dans l'eau ou l'alcool. Le doctorant FOM Matthijs Panman et ses collègues de l'Université d'Amsterdam ont désormais apporté la preuve expérimentale : l'alcool liquide exhibits une orientation locale. Cela signifie que les molécules voisines forment un angle précisément défini, sans ordre à longue distance comme dans un cristal.
Chaque molécule d'alcool comporte une liaison entre son atome d'oxygène (O) et son atome d'hydrogène (H). Les chercheurs ont utilisé des impulsions lumineuses infrarouges ultracourtes, d'environ un picoseconde (10-12 s). À la bonne fréquence, ces impulsions font vibrer la liaison O-H par résonance, allongeant et raccourcissant la liaison en phase avec l'onde lumineuse.
La lumière employée est polarisée, son champ électrique ayant une direction fixe. Seules les liaisons O-H parallèles à ce champ vibrent initialement. Ces vibrations se transmettent ensuite aux liaisons O-H des molécules voisines, qui partagent la même fréquence de résonance. Si un angle existe entre les groupes O-H voisins, les molécules non parallèles au champ vibrent aussi par effet de transfert. L'amplitude de cet effet dépend de l'angle entre les liaisons voisines.
En analysant ce transfert vibratoire, les chercheurs ont déterminé l'angle moyen entre molécules voisines : environ 120 degrés pour les liaisons O-H dans l'alcool. Cet angle varie selon les liquides ; par exemple, dans le N-méthylacétamide liquide, les liaisons N-H de molécules voisines sont quasi parallèles. Cet ordre local résulte des interactions par liaisons hydrogène. Notez que cet ordre est éphémère, ne durant que quelques picosecondes, car le réseau de liaisons hydrogène est hautement dynamique : les liaisons se rompent et se reforment constamment. Les résultats sont publiés dans Physical Review Letters.
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