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
Francií otřásá mohutný skandál: Třetina minerálních vod byla nelegálně upravena
Smrtící past uprostřed léta: Největší zákaz pití kohoutkové vody v historii je hrozbou pro celou Evropu
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
včera
Miss Czech Republic 2026 se stala Lucie Pisková
včera
Zelenskyj: Rusko chystá rozsáhlý útok na území Ukrajiny i na Kyjev, může použít raketu Orešnik
včera
Uzavřeme dohodu, nebo Írán totálně zničíme. Rozhodnu se do zítřka, prohlásil Trump
včera
Napínavý bratrský souboj. Česko-slovenské derby na MS v hokeji rozhodl svou bruslí kapitán Červenka
včera
Evropa se intenzivně chystá na situaci, kdy bude Trump pro NATO hrozbou
včera
Američané jsou na hraně nepostupu do čtvrtfinále. Dánové slaví první výhru na MS
včera
Trump stupňuje tlak vůči Kubě. Co tím sleduje a co je jeho cílem?
včera
Žádné podávání rukou ani pohřby, mrtvé odváželi v pytlích. Přeživší vzpomínají na dosud nejhorší epidemii eboly
včera
V Číně došlo k nejhoršímu důlnímu neštěstí za patnáct let. Po výbuchu více než 90 mrtvých
včera
Soud poslal vraha studentky v Pardubicích do vazby
včera
Pavel v rozhovoru pro zahraniční tisk vyzval NATO, aby Rusku ukázalo zuby a začalo konečně reagovat
včera
Brněnský pochod smrti provází komplikace. Vandal poničil památník, policie zasahuje proti odpůrcům
včera
Vztah Pavla s Babišem už se rozebírá i ve světě. Prezident je připraven podniknout právní kroky, píše Politico
včera
Proč se ebolu nedaří zastavit? Na vině je hned několik faktorů
včera
Rusku se na Ukrajině nedaří. Putinovi dochází čas, varuje rozvědka
včera
Počasí se po víkendu zásadně nezmění. Teplá epizoda bude pokračovat
22. května 2026 22:01
Princ William odložil dekorum. Záběry z fotbalu obletěly celý svět
22. května 2026 21:07
Politici zareagovali na tragédii v Pardubicích. Ozval se i premiér Babiš
22. května 2026 20:18
Recidivista míří k soudu. Policie navrhla jeho obžalobu za vraždu v Mírově
22. května 2026 19:32
Moravec představil pořady nového projektu. Otázky oprášil a přejmenoval
Nová kapitola novinářské kariéry Václava Moravce po jeho odchodu z České televize oficiálně začíná. Moderátor se například rozhodl, že s nynějším projektem bude přímo konkurovat nedělní politické debatě veřejnoprávní televize.
Zdroj: Jan Hrabě