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

Ilustraní foto

Francií otřásá mohutný skandál: Třetina minerálních vod byla nelegálně upravena

Rozsáhlý skandál, který se týká francouzských miliardových firem vyrábějících balenou minerální vodu, otřásá nejen Francií, ale i Evropou. Vyvstávají otázky, zda mohou světově proslulé značky, jako je Perrier, i nadále používat označení „přírodní minerální voda“. Celá kauza se rozjela poté, co francouzská média odhalila, že řada firem v oboru používá nezákonné filtrační systémy, aby vodu zbavila kontaminace, která se v ní objevila po letech sucha.
Voda, ilustrační fotografie

Smrtící past uprostřed léta: Největší zákaz pití kohoutkové vody v historii je hrozbou pro celou Evropu

V poklidné obci Buschwiller na francouzsko-švýcarské hranici zažívají obyvatelé šok. Zjištění, že kohoutková voda, kterou denně pijí a používají, je kontaminovaná „věčnými chemikáliemi“ PFAS, zasáhlo více než 60 tisíc lidí v oblasti Saint-Louis. Tato látka, spojená s rakovinou, neplodností a poruchami imunity, se do podzemních vod dostala z hasicích pěn používaných na nedalekém letišti Basel-Mulhouse-Freiburg.

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

před 13 minutami

před 1 hodinou

Petr Pavel

Pavel popřál Babišově vládě úspěch, ale také ji varoval

Prezident Petr Pavel v novoročním projevu popřál vládě premiéra Andreje Babiš (ANO), aby byla úspěšná. Zároveň současný kabinet upozornil, že ho bude pozorovat, aby nedošlo k ohrožení demokracie v Česku. Hlava státu se jinak v televizním vysílání k politice moc nevyjadřovala. 

před 1 hodinou

Aktualizováno před 2 hodinami

před 3 hodinami

Pavel Nečas

Zemřel známý herec Pavel Nečas

Česko zasáhla hned na Nový rok první smutná zpráva roku 2026. Na Silvestra ve věku 59 let zemřel známý divadelní, televizní a filmový herec či moderátor Pavel Nečas. 

před 3 hodinami

před 4 hodinami

Ilustrační fotografie.

Policie zhodnotila Silvestra v Česku. Dva lidé utrpěli těžká zranění

Česko má za sebou v očích policistů průměrnou silvestrovskou noc, která se výrazně nelišila oproti předchozím rokům. Lidé si stěžovali na rušení nočního klidu či používání pyrotechniky. Došlo ale nejméně ke dvěma incidentům, které si vyžádaly vážná zranění zúčastněných osob. 

před 5 hodinami

před 7 hodinami

včera

V Rudolfinu se lidé loučí s Jiřím Bartoškou. (20.5.2025)

Bartoška, Duka, Drábová. Česko letos přišlo o výrazné osobnosti

Česko letos přišlo o několik výrazných osobností, které je dobré si v závěru roku připomenout. O tvář přišel karlovarský filmový festival, s někdejším nejvyšším představitelem se musela rozloučit tuzemská církev. Odešel také držitel prestižní filmové ceny Oscar. 

včera

včera

Zimní počasí v Česku, mráz trápí chodce i řidiče

Sníh na Silvestra komplikuje dopravu v Česku. Platí výstraha

Zimní počasí působí během silvestrovské středy komplikace v dopravě. Potíže jsou hlášeny například ze středních Čech či Krkonoš. Meteorologové dnes aktualizovali varování před novým sněhem, silným větrem a sněhovými jazyky či závějemi. 

včera

včera

Nová vláda Andreje Babiše na první tiskové konferenci. (15.12.2025)

Rok nestability. Voliči ANO, SPD a Motoristů se dočkají nepříjemného vystřízlivění

Rok 2025 převrátil českou politiku vzhůru nohama. Říjnové volby vrátily k moci Andreje Babiše a spolu s ním vznikla křehká koalice ANO, SPD a Motoristů, v níž reálný vliv drží Filip Turek. Vznik vlády provázejí spory s prezidentem Petrem Pavlem i vážné pochyby o kompetenci a etice aktérů. Dosavadní pětikoalice mezitím zaplatila za vlastní komunikační chaos a aféry. Rok 2026 proto spíš, než stabilitu slibuje turbulence a vleklé vnitřní konflikty.

včera

Vladimir Putin

Rusové předložili údajný důkaz ukrajinského útoku na Putina

Rusové se nadále snaží svět přesvědčit, že opravdu došlo k útoku na rezidenci prezidenta Vladimira Putina. Ministerstvo obrany zveřejnily záběry dronu, jenž se měl na ukrajinské operaci podílet. Zahraniční média ale nedokážou ověřit, zda není video pouze zinscenované.

včera

včera

včera

včera

včera

Obchody na Silvestra otevřely. Lidé si musí dát pozor na zkrácenou provozní dobu

Poslední hodiny utíkají nejen z letošního roku, ale i z dnešní otevírací doby tuzemských obchodů. Provozovatelé přitom mohou mít otevřeno, jak chtějí, a nemusí se podřizovat jakémukoliv zákonu. To přijde až zítra. Přesto je na Silvestra otevřeno jen do podvečerních hodin. 

Zdroj: Jan Hrabě

Další zprávy