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

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 1 hodinou

V Praze proběhla pieta za oběti loňské střelby na FF UK. (21.12.2024) Prohlédněte si galerii

Rok od tragédie, která změnila život mnoha lidem. Česko si připomíná nejhorší masovou střelbu v historii

Rok uplynul v sobotu od nejtragičtějšího útoku střelce v historii České republiky na půdě Filozofické fakulty Univerzity Karlovy v Praze. Na den přesně před dvanácti měsíci, tedy 22. prosince 2023, předstoupili policisté před veřejnost a potvrdili, že střelba si vyžádala čtrnáct obětí, přičemž pachatel, který byl v okruhu podezřelých z dvojnásobné vraždy v Klánovickém lese, spáchal sebevraždu. 

Aktualizováno před 9 hodinami

V Praze proběhla pieta za oběti loňské střelby na FF UK. (21.12.2024) Prohlédněte si galerii

OBRAZEM: Česko si připomnělo oběti tragédie na FF UK. Naší společností otřásla, říká Fiala

Česko si v sobotu připomíná loňskou tragickou střelbu v budově Filozofické fakulty Univerzity Karlovy, ke které došlo na den přesně před rokem. Podle premiéra Petra Fialy (ODS) otřásl útok celou českou společností. Ministr vnitra Vít Rakušan (STAN) konstatoval, že v posledních měsících se udělala řada opatření, aby už k podobnému činu nedošlo.  

včera

včera

Česká republika

Česká hymna poprvé zazněla před 190 lety. V Tylově Fidlovačce

Krátce před Vánoci, dne 21. prosince 1834, byla veřejnosti poprvé představena divadelní hra Fidlovačka z pera Josefa Kajetána Tyla. Právě zde před rovnými 190 lety poprvé zazněla i píseň Kde domov můj, která se ihned stala velice oblíbenou a později dokonce státní hymnou.

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

Volby, ilustrační fotografie.

Volby by jasně vyhrálo hnutí ANO. Poslance by měli komunisté či Motoristé

Sněmovní volby by v listopadu vyhrálo nejsilnější opoziční hnutí ANO, přičemž mandáty by získalo dalších šest politických stran či hnutí, vyplývá z nejnovějšího volebního modelu agentury Median. Pod pětiprocentní hranicí by samostatně skončily vládní strany TOP 09 a KDU-ČSL, které však mají v příštím roce kandidovat s ODS pod hlavičkou koalice Spolu.

včera

včera

včera

Aktualizováno 20. prosince 2024 22:35

Do davu lidí na trzích v Magdeburgu najelo auto

Mimořádná zpráva Teroristický útok v Magdeburgu: Do davu lidí najelo auto, 2 mrtví a až 80 zraněných. Incident zachytila kamera

V německém Magdeburgu, hlavním městě spolkové země Sasko-Anhaltsko, došlo k tragické události, když auto najelo do davu lidí na vánočním trhu. Podle serveru CNN si incident vyžádal minimálně 2 oběti (původní informace hovořily o 11) a desítky dalších osob utrpěly zranění. Server Bild s odvoláním na úřady uvedl, že šlo o záměrný teroristický útok.

20. prosince 2024 22:32

20. prosince 2024 21:43

20. prosince 2024 20:03

Deset zemí EU včetně Česka předložilo návrh nových sankcí proti Rusku

Deset členských zemí Evropské unie, mezi nimiž nechybí Česká republika a Polsko, předložilo návrh nového sankčního balíčku proti Rusku.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy