Laurent tourelle
Des chercheurs ont récemment filmé pour la première fois la fusion de l’hydrogène et de l’oxygène pour former de minuscules bulles d’eau à l’échelle nanométrique. « Heureusement, nous l’enregistrions pour prouver aux autres que nous n’étions pas fous », ont déclaré les scientifiques.
Une méthode innovante pour observer les molécules de gaz
En 2024, une équipe de l’université Northwestern, dans l’Illinois, a développé une nouvelle technique permettant de visualiser et d’analyser les molécules de gaz en temps réel. Cette méthode consiste à piéger les molécules de gaz dans des nanoréacteurs en forme de nid d’abeilles, en utilisant des membranes vitreuses ultra-minces. Ces réacteurs peuvent ensuite être observés à l’aide de microscopes électroniques à transmission sous vide poussé.
Élucidation d’un mystère ancien
L’équipe a cherché à examiner de plus près un phénomène vieux de cent ans : comment le palladium, un métal rare, génère rapidement de l’eau à partir de l’hydrogène et de l’oxygène. « Bien que ce soit un phénomène connu, il n’a jamais été complètement compris », a déclaré Yukun Liu, premier auteur de l’étude. « Il est essentiel de combiner la visualisation directe de la production d’eau et l’analyse de la structure à l’échelle atomique pour comprendre la réaction et l’optimiser. »
Observation fascinante du processus de formation de l’eau
Avec leur nouvelle technique, les chercheurs ont observé, avec un certain étonnement, l’hydrogène pénétrer dans le palladium, formant ainsi une bulle d’eau de taille nanométrique. « Nous pensons que c’est peut-être la plus petite bulle jamais observée directement », a ajouté Liu. « Heureusement, nous avons enregistré ce processus, ce qui nous a permis de prouver que nous n’étions pas fous. »
Des résultats prometteurs pour l’avenir de la production d’eau
En plus des preuves visuelles, l’équipe a analysé la bulle d’eau en utilisant la spectroscopie de perte d’énergie électronique, une méthode également utilisée par Chandrayaan-1 en Inde pour confirmer la présence d’eau sur la Lune, mais à une échelle nanométrique.
« En visualisant directement la production d’eau à cette échelle, nous avons pu identifier les conditions optimales pour une production rapide d’eau en conditions ambiantes », a expliqué Vinayak Dravid, auteur principal de l’étude.
Applications pratiques pour l’exploration spatiale
Ces résultats pourraient avoir des implications significatives pour des applications pratiques, telles que la possibilité de produire rapidement de l’eau dans des environnements spatiaux à l’aide de gaz et de catalyseurs métalliques, sans nécessiter de conditions de réaction extrêmes. L’équipe a découvert que la vitesse à laquelle le palladium produit de l’oxygène dépendait considérablement de la séquence d’introduction de l’hydrogène et de l’oxygène.
Une solution pour les missions spatiales
Outre l’intérêt scientifique, cette recherche pourrait mener à de meilleures techniques de production d’eau, en particulier pour les voyages dans l’espace. Si le palladium pouvait être prérempli d’hydrogène, les astronautes n’auraient qu’à ajouter de l’oxygène pour créer de l’eau potable. Dans le cadre de missions lointaines, où l’eau pourrait poser un problème, cette méthode serait cruciale.
Une analogie avec le cinéma
« Pensez au personnage de Matt Damon, Mark Watney, dans le film Seul sur Mars », a déclaré Dravid. « Il a brûlé du carburant de fusée pour extraire l’hydrogène, puis a ajouté de l’oxygène à partir de son oxygénateur. Notre procédé est analogue, sauf que nous évitons le recours au feu et aux conditions extrêmes. Nous avons simplement mélangé du palladium et des gaz ensemble. »
L’étude est publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences .
