La vérification expérimentale de l’existence du PCBT constitue un véritable défi : l’eau surfondue gèle spontanément en dessous de la température de nucléation homogène, T_H = 235 K. Les deux formes de glaces amorphes, LDA (Low Density Amorphous Ice) et HDA (High Density Amorphous ice), qu’il est possible d’obtenir à basse température (< 135 K) subissent une transition de phase et cristallisent au-delà de T_X = 150 K (Figure ci-contre). En conséquence, il a, à ce jour, été impossible d’observer expérimentalement de l’eau liquide entre 150 et 235 K (Voir  H. Stanley [2, 3]).

Dans de nombreuses applications, en particulier dans le cas important de la corrosion sous contrainte (moteur de la propagation de fissures dans un verre endommagé) ou encore pour l'agro-alimentaire, l'étude de la dynamique des protéines hydratées, l'eau liquide se retrouve confinée à l'échelle nanométrique, qui de plus impose une organisation bidimensionnelle des molécules d'eau. Dans ces conditions, on s'attend tout d'abord à observer un diagramme de phase décalé en température. Le confinement nanométrique permet en effet, de diminuer la température de fusion des matériaux cristallins de plusieurs dizaines de degrés. Ce décalage en température, ΔT, est inversement proportionnel à d_pore, la taille caractéristique du pore de confinement (typiquement son diamètre) : ΔT ≈ 1/d_pore (effet Gibbs-Thomson). Dans ces conditions, il peut être possible de sonder des états métastables de la matière qui sont thermodynamiquement inaccessibles en volume.

Expérimentalement, le confinement de l’eau au sein de MCM41, un verre poreux de silice, de diamètre extrêmement faible (d_pore = 1.4 nm), une situation exaltant l’effet Gibbs-Thomson, est apparu comme une solution idéale pour sonder la physique de l’eau dans la zone inexplorée (50 – 235 K) du diagramme de phase en volume. Plusieurs techniques expérimentales (calorimétrie, diffusion de neutrons, RMN, spectroscopie en Infra-rouge proche et lointain) ont permis de sonder les propriétés d’une monocouche d’eau à la surface du Vycor, un verre poreux de silice (210 m²/g, taille des pores 3.5 nm). Pour des pores de cette taille nanométrique, la porosité n’est plus une grandeur pertinente, l'eau étant adsorbée sous forme de monocouche moléculaire (i.e. on n’entre pas de la cadre d’un effet Gibbs-Thomson). Seul compte ici l’interaction directe des molécules d'eau avec la surface de la silice et avec les molécules voisines dans le plan.

L'ensemble des résultats obtenus permettent d'obtenir une description cohérente du système entre 160 et 250 K : À basse température (T < 160 K) l’eau interfaciale est solide et amorphe avec une faible densité (en bleu clair sur la Fig.2c). Elle se caractérise par un réseau planaire désordonné de liaisons H, dont l'évolution peut être suivie dans le cadre d'un modèle analytique de percolation en champ moyen. A T_g= 160 K l’agitation thermique devient suffisante pour induire une mobilité moléculaire : des domaines transitoires de haute densité (en bleu foncé sur la figure 2-c) apparaissent alors. Ils sont composés de molécules parvenant à engager 4 liaisons H avec leur voisines. Lorsque la température augmente, à la fois le nombre (G*, sur la figure ci-contre) et la taille (S*) des ilots augmentent. À 220 K le seuil de percolation est atteint, la surface étant totalement couverte à 250 K (Figure 2-c). Cette richesse de comportement est attribuée à l’augmentation très significative de l’entropie des molécules d’eau, induite par la frustration de la géométrie tétraédrique 3D locale "naturelle", dans les conditions de la réduction de dimensionnalité (3D à 2D).