confinées, les molécules d’eau change d'état quantique

Un groupe de chercheurs vient d'établir que l’état quantique des protons des molécules d’eau change lorsqu’elles se trouvent confinées dans un nanotube. Le même phénomène pourrait se produire dans les cellules vivantes.

La nature quantique de la liaison chimique

On a commencé à percer les secrets de l’eau à partir du moment où l’on a compris que les forces électromagnétiques intervenaient dans la nature de la liaison chimique entre atomes et molécules, et surtout lorsque Schrödinger a découvert sa fameuse équation décrivant l’état quantique d’un système physique. Pour autant qu’on le sache d’ailleurs, cette équation domine toute la physique et la chimie, du Big Bang au Vivant, dans l’univers.

Dans l’eau liquide, des forces électrostatiques établissent des liaisons fragiles entre les atomes d’hydrogène d’une molécule et l’atome d’oxygène d’une autre. En utilisant des faisceaux de neutrons, un groupe de physiciens vient de découvrir que l’état quantique des protons dans les molécules d’eau n’était pas le même quand ces molécules s'ébattent librement dans un verre et quand elles se trouvent confinées dans un nanotube de carbone de 1,6 nanomètre de diamètre.

Des conséquences des cellules vivantes aux piles à combustible ?

Un changement d’état quantique a aussi été découvert dans des molécules d’eau piégées dans du Nafion. C’est une résine échangeuse d'ions entièrement fluorée, formée d'une colonne vertébrale ne contenant que des groupes CFn sur laquelle sont branchés des groupements d'acide sulfonique. Le Nafion est utilisé comme catalyseur acide, membrane en électrosynthèse et enfin séparateur dans les piles à combustible.

Or, les distances entre les structures dans les cellules vivantes sont aussi de l’ordre de quelques nanomètres. L’eau confinée dans ces structures pourrait donc avoir des propriétés nouvelles, importantes pour la vie, inconnues jusque-là. On peut imaginer aussi que cette découverte puisse ouvrir de nouvelles pistes dans la conception piles à combustible plus efficaces.