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

Koupelny, ilustrační fotografie

Českem se dál šíří žloutenka. Většina Čechů si nemyje správně ruce, upozorňuje SZÚ

Českem se opět šíří žloutenka typu A, rychle přibývá infikovaných. Nejčastěji se týká dětí, ale v poslední době byly zaznamenány případy i u dospívajících a mladých dospělých, také u osob drogově závislých či u bezdomovců. Žloutence typu A se říká nemoc špinavých rukou, proto je důležité dbát na prevenci. Základem je důsledná hygiena rukou. Řekneme si, co je to žloutenka, jak se šíří a jak si správně mýt ruce.
Voda

Víme, co pijeme? Vědce znepokojil nový objev, čistírny vody v jednom případě nedokáží zničit viry a bakterie

Čistírny odpadních vod jsou zásadní pro odstraňování kontaminantů z vody, která se následně vrací do přírody nebo je recyklována pro jiné účely. Nová studie však naznačuje, že tyto čistírny nemusí být dostatečně účinné v boji proti patogenům, které se uchytí na mikroplastech. Pokud se některé lidské patogeny přichytí na mikroplasty, mohou přežít čisticí procesy a představovat nebezpečí pro lidské zdraví, varuje nová studie publikovaná ve vědeckém žurnálu Plos One.

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

před 44 minutami

před 1 hodinou

Kim Čong-un se setkal s Vladimirem Putinem na kosmodromu Vostočnyj

Není spojenec jako spojenec. Máme věřit přátelství mezi Putinovým Ruskem a Kimovou KLDR?

Severní Korea během posledního roku poskytla Rusku značnou vojenskou pomoc – vojáky, balistické rakety a miliony kusů munice. Na oplátku získala moderní ruské zbraně a technologie. Tato skutečnost dokazuje, že autoritářské režimy sice spolupracují proti Západu, jejich spojenectví ale zůstává křehké a postavené na pragmatických zájmech, nikoli na hlubší důvěře. Historie již v řadě případů ukázala, že podobná partnerství často končí rozpadem a konfliktem.

před 2 hodinami

před 3 hodinami

před 3 hodinami

před 4 hodinami

před 5 hodinami

před 6 hodinami

před 6 hodinami

Brambory za sebou mají bohatou historii

Brambory mají svůj mezinárodní den. Co z nich vařili naši předci?

Věděli jste, že obyčejné brambory mají svůj mezinárodní den? Ten připadá každoročně na 30. května. Brambory v našich zemích tvořily od 18. století základní součást jídelníčku všech společenských vrstev a dokonce mnohokrát zabránily hladomorům či epidemiím. Brambory se nejedly pouze jako příloha, ale vařily se z nich i speciální pokrmy. 

před 7 hodinami

před 8 hodinami

před 9 hodinami

před 10 hodinami

včera

včera

AC Sparta Praha, stadion na Letné

Bude mít fotbalová Sparta brzy nového trenéra? Spekuluje se o Belgičanu Clementovi

Již v nejbližších dnech se fanoušci fotbalové pražské Sparty mohou dozvědět jméno nového hlavního trenéra. Opět by se mělo jednat o zahraniční jméno, nemělo by se však v tomto případě jednat o dánskou cestu. Podle nejnovějších zákulisních informací, citovaných serverem Ruik.cz, je na cestě do české metropole belgický stratég Philipp Clement, jenž v minulosti prošel Monakem, Clubem Bruggy nebo Genkem.

včera

Ministerstvo práce a sociálních věcí ČR

Novinka u žádostí o dávky a příspěvky. Stát spustil mobilní aplikaci

Výrazné zjednodušení a zefektivnění celého procesu podávání žádostí přináší nová aplikace Klientské zóny Jenda, kterou si může každý nainstalovat do svého chytrého mobilního telefonu. Jenda je již dostupný v App Store i Google Play. Klientům aplikace umožní sledovat stav svých žádostí, které budou mít přehledně na jednom místě. Komunikace s úřady tak bude opět snazší.

včera

včera

Metro

Praha dnes posílí metro. V Letňanech hrají Iron Maiden

Praha se chystá na další z velkých koncertů letošního roku. Na letišti v Letňanech vystoupí slavná heavymetalová kapela Iron Maiden. Kvůli vystoupení bude posílena městská hromadná doprava. Metro bude jezdit i po půlnoci. 

včera

včera

Blíží se konec Jablonce, jak jsme ho doposud znali? Vedení navrhlo Peltovo odvolání

Až začne nová sezóna fotbalové Chance ligy, dost pravděpodobně v ní vstoupí severočeský Jablonec do nové éry. Éry bez Miroslava Pelty. Tomu byl v tomto týdnu Vrchním soudem v Praze v rámci dotační kauzy na ministerstvu školství spočívající v manipulování sportovních dotací potvrzen trest odnětí svobody na 5,5 roku. Na základě toho tak ve čtvrtek vedení jabloneckého klubu odvolalo Miroslava Peltu z představenstva, přičemž ho ale jmenovalo výkonným ředitel klubu, jenž by měl mít hlavní úkol v podobě přípravě klubu na novou sezónu.

Zdroj: David Holub

Další zprávy