Une étude, dont les résultats intitulés «Analysis of Mixed Formic and Acetic Acid Aggregates Interacting with Water. A Molecular Dynamics Simulation Study» ont été publiés dans la revue The Journal of Physical Chemistry C, a permis, en modélisant des aérosols composés d’un mélange de molécules d’acides organiques par les méthodes numériques de la dynamique moléculaire, d’apporter les premiers éléments tendant à prouver la véracité de l'hypothèse que les propriétés d’une particule composée d’un mélange d’espèces peuvent être déduites des propriétés de particules constituées des corps purs correspondants.

Rappelons tout d'abord que le terme 'aérosol' définit d'une manière générale, «un ensemble de fines particules, solides ou liquides, constituées d’une substance chimique pure ou d’un mélange de substances chimiques en suspension dans un milieu gazeux».

Comme «l'atmosphère de notre planète contient une très grande variété d’aérosols, d’origine naturelle (poussières désertiques, émissions volcaniques, aérosols marins…) ou provenant des activités humaines (combustion des carburants fossiles, émissions industrielles, transports…)», l'impact de ces aérosols sur la santé et le climat «pose de nombreuses questions» dont l'une concerne plus spécifiquement leur rôle dans la formation des nuages.

Plus précisément, ces aérosols, en atmosphère humide, «peuvent plus ou moins facilement capturer les molécules d’eau, conduisant à la formation de gouttelettes d’eau liquide ou de particules de glace en suspension, en fonction non seulement des conditions thermodynamiques (température, taux d’humidité)» mais aussi des propriétés physico-chimiques de chaque aérosol.

Pour incorporer ces phénomènes dans les modèles climatiques actuels, on part souvent de l’hypothèse «que, pour une particule composée d’un mélange d’espèces, l’affinité vis-à-vis de l’eau peut être déduite des propriétés de particules constituées des corps purs correspondants».

Pour sa part, l'étude ici présentée vient, pour la première fois, d’apporter des éléments de preuve de la validité de cette hypothèse, à l’échelle moléculaire, en montrant que le comportement de nanoparticules composées de mélanges de molécules d’acide formique et d’acide acétique mises en contact avec différentes quantités de molécules d’eau représentant différents taux d’humidité, peut parfaitement se déduire du comportement analysé pour les nanoparticules composées des corps purs correspondants».

En outre, cette étude apporte «des informations cruciales concernant le rôle de la température sur l’état des particules constituant l’aérosol», car il est apparu, «dans la plage de températures étudiées (typiquement entre 180 et 275 K)», que «non seulement ces nanoparticules passent d’un comportement visqueux à un comportement liquide lorsque la température augmente» mais aussi que «la répartition spatiale des molécules d’acide et des molécules d’eau dans les nanoparticules est fortement modifiée».

En effet, «alors qu’à très basse température les nanoparticules sont formées d’un cœur constitué de molécules d’acide agrégées les unes aux autres et recouvert de molécules d’eau, ce cœur est progressivement dissous lorsque la température augmente pour conduire à la formation, à plus haute température, d’une gouttelette d’eau à la surface de laquelle sont dispersées les molécules d’acide organique».

Il en résulte qu'en modifiant «la composition de la surface de contact entre ces nanoparticules et l’atmosphère environnante, la température influence fortement la capacité des nanoparticules d’aérosols à piéger des molécules d’eau et, par conséquent, leurs propriétés hygroscopiques». Les informations fournies par cette étude sont donc très précieuses pour améliorer à terme les prévisions climatiques.