Source : Le Monde – retour à la une
Du quantique dans l’écoulement de l’eau
Le mystère de la vitesse des fluides dans des nanotubes de carbone vient d’être résolu. Un pont est jeté entre mécanique quantique et mécanique des fluides.
Article réservé aux abonnés
Le niveau monte. Bientôt pour devenir plombier, il faudra maîtriser la physique quantique, cette théorie des particules dont on se demande bien comment elle aiderait à régler des soucis de tuyaux. Pourtant, sans elle, impossible de résoudre un problème de plomberie vieux d’une quinzaine d’années, à en croire un article paru dans Nature, le 3 février.
Depuis plusieurs années, les physiciens ont découvert que l’eau s’écoule 10 000 fois plus vite dans de microscopiques tubes de quelques dizaines de nanomètres de diamètre fait en carbone. Mais cette propriété disparaît si, au lieu du carbone, un mélange de bore et d’azote est utilisé alors même que la surface a l’air tout aussi lisse. En outre, de façon inattendue, dans les « gros » tubes de plus de trente nanomètres de diamètre, l’eau frotte plus que dans les petits et elle est donc ralentie.
Pour expliquer ces phénomènes, Lydéric et Marie-Laure Bocquet (ENS Paris) avec Nikita Kavokine (ENS Paris et Institut Flatiron à New York) ont profité des périodes de confinement pour se plonger dans la littérature scientifique, y compris dans des grimoires que leurs spécialités, la chimie et l’hydrodynamique, ignoraient jusqu’alors. Et les idées ont ruisselé.
D’abord, ils ont pensé que la surface agit sur l’eau comme une tôle ondulée. Mais, entre le carbone et le mélange bore-azote, aucune différence géométrique alors que l’écoulement est moins rapide dans le second cas.
Plongée dans la mer d’électron
Ils ont ensuite testé une première hypothèse quantique. Dans le matériau, les électrons qui « sortent » un peu de la surface et attirent des charges électriques de l’eau pourraient freiner son écoulement. Mais cet effet n’explique pas la totalité du phénomène.
Les nouvelles sciences 