Nanoled? Čeští vědci provedli unikátní experiment s vodou, zaujal ve světě

Čeští vědci prokázali, že pokud se voda nachází ve velmi malém ohraničeném prostoru, tuhne až při teplotě desítek stupňů pod nulou. Přispěli tak k dalšímu pochopení chování vody v závislosti na různých podmínkách.

Studii o experimentu publikoval prestižní časopis Americké chemické společnosti ACS Nano. Za Akademii věd ČR (AV) o tom ČTK informovala Markéta Růžičková v dnešní tiskové zprávě.

Na výzkumu pracoval tým vědců pod vedením Martina Kalbáče z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV a Jany Vejpravové a Jiřího Klimeše z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. "Tento objev otevírá zcela nové možnosti studia chemických procesů v podchlazených kapalinách a fyzikálních vlastností kapalin v extrémním prostorovém omezení, které je typické například pro mezibuněčné prostory," řekla k potenciálu objevu Vejpravová.

Zatímco ke změně skupenství u čisté vody za normálního tlaku dochází při teplotě 0 °C, voda ve specifickém prostoru tuhne až při teplotě o 33 °C nižší.

Vědci úkaz objevili tak, že molekuly vody uzavřeli do extrémně malých, nepropustných výdutí grafenu na velmi hladkém povrchu oxidu křemičitého.

Grafen je podle vědců atomárně tenká, průhledná forma uhlíku. Jeho struktura se podobá grafitu. Tento tzv. dvojdimenzionální materiál má také některé zvláštní fyzikální vlastnosti - je to například jeden z nejpevnějších známých materiálů na světě, jehož elektrony se chovají, jako by neměly žádnou efektivní hmotnost a pohybovaly se téměř rychlostí světla.

"Volba tohoto materiálu se navíc ukázala jako velmi šťastná, neboť tento atomárně tenký krystal, složený z atomů uhlíku uspořádaných ve vzoru včelí plástve, posloužil nejen k uzavření vody, ale i k samotnému experimentálnímu důkazu, že voda zamrzá až při velmi nízké teplotě," vysvětlil Martin Kalbáč.

Struktura takto vzniklého "nanoledu" se podle vědců od běžného velmi liší. Normální led tvoří krystaly s tzv. hexagonální krystalovou strukturou, molekuly vody uvězněné mezi hladkým oxidem křemičitým a zvrásněným grafenem však vytvářejí krystalické jádro pouze ve středu výdutí. Molekuly vody v blízkosti grafenu jsou orientovány náhodně, to vede k tzv. amorfnímu uspořádání. Tvar grafenových výdutí také značně ovlivňuje podíl amorfního ledu a tím i proces tání.

Pro ověření experimentu vědci provedli simulace, při kterých sledovali rozpouštění ledu při vzrůstající teplotě a vliv rozpuštěné vody na grafen. Ukázalo se, že pro shodu s experimentální roztažností grafenu je třeba popsat atomy uhlíku pomocí kvantové mechaniky. Podle vědců tak nestačí uvažovat nad atomy jako bodovými částicemi, které se pohybují podle zákonů klasické fyziky, u nichž lze přesně určit jejich polohu. Musí být popsány jako kvantové částice. Je tedy možné mluvit jen o pravděpodobnosti jejich výskytu v daném bodě.

"Jelikož měl simulovaný systém téměř 100 000 atomů, činí tyto simulace jedny z největších, pro který byl tento kvantový popis kdy použit," uzavřel autor simulací Jiří Klimeš.

Související

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

včera

včera

Požár lesa u Hřenska v Českém Švýcarsku Prohlédněte si galerii

Největší lesní požár v historii země se dostal k soudu. Muži hrozí 15 let

U ústeckého krajského soudu ve čtvrtek začalo projednávání případu největšího lesního požáru v historii země, k němuž došlo předloni v létě v Českém Švýcarsku. Obviněným je někdejší dobrovolný strážce rezervace, jemuž hrozí až 15 let odnětí svobody. Muž vinu opakovaně odmítl. 

včera

Petr Pavel na konferenci Naše bezpečnost není samozřejmost. (12.3.2024)

Podporujme Ukrajinu, ale hledejme i řešení konfliktu, zdůraznil Pavel

Petr Pavel trvá na pokračování vojenské i jiné podpory Ukrajiny, zároveň je podle něj třeba hledat řešení, které by vedlo ke konci války s Ruskem. Prezident tak dal do kontextu své vyjádření pro jednu ze zahraničních zpravodajských televizí. Jakékoliv budoucí mírové uspořádání nezbytně předpokládá souhlas Ukrajiny, dodala hlava státu.

včera

včera

Policie ČR

U policie definitivně skončil muž, který napadal lidi před pražským barem

Policie propustila muže, který v únoru v opilosti se svou kolegyní napadl několik osob před barem na pražském Smíchově. Zároveň informovala, že ženu zprostila výkonu služby. Dvojici obvinila Generální inspekce bezpečnostních sborů (GIBS). Policie už dříve označila jednání příslušníka za neakceptovatelné a neomluvitelné.

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

Robert Fico

Fica zasáhly čtyři kulky. Je stabilizovaný, stále ale bojuje o život

Stav premiéra Roberta Fica (Směr-SD) zůstává vážný. Rozsah zranění způsobený čtyřmi střelnými ranami je rozsáhlý. Lékařům se podařilo stabilizovat jeho zdravotní stav, nadále však není ještě mimo ohrožení života. Informoval o tom vicepremiér a ministr obrany Robert Kaliňák (Směr-SD).

včera

včera

Jednání o míru na Ukrajině bez Ruska? Zbytečnost, žádný výsledek nebude, tvrdí Kreml

Plánovaný červnový summit, při kterém Švýcarsko doufá, že vydláždí cestu pro mírový proces, je podle Kremlu bez ruské účasti zbytečný. Uvedla to agentura Reuters.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy