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

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

Českem se dál šíří žloutenka. Většina Čechů si nemyje správně ruce, upozorňuje SZÚ
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
před 31 minutami

Na tropické počasí si ještě počkáme. Příští týden budou třicítky spíše vzácností
Aktualizováno před 7 hodinami

OBRAZEM: Start MotoGP ve velkém stylu. Jezdci ovládli zaplněné centrum Brna
včera

Jak Evropa přiměla Trumpa pomoci Ukrajině? Kyjev může poděkovat Německu
včera

Británie čelí jednomu z největších skandálů v historii. Kauza úniku dat afghánských spojenců bobtná
včera

Trump měl vyzvat Ukrajinu, aby útočila hlouběji v Rusku. Třetí světová začala, reaguje Medveděv
včera

Obama tajně plánoval útok na jaderný arzenál KLDR
včera

Trump už konečně pochopil to, co všichni ostatní věděli roky
včera

EU připravuje třetí odvetný úder proti Trumpovým clům
Aktualizováno včera

Mimořádná zpráva Poplach na pražském letišti: Evakuace kvůli podezřelému zavazadlu, zasahoval pyrotechnik i zásahovka
včera

Kyjev má přednost. Švýcarsko kvůli Ukrajině objednané Patrioty zatím nedostane
včera

Rusko využívá Trumpův odklad sankcí, zvyšuje tlak na ukrajinském bojišti
včera

Jedna z největších záhad druhé světové války rozluštěna: Proč nacisté ukradli fragment tapisérie z Bayeux?
včera

Proč Izrael bombarduje Sýrii? Nejde jen o sebeobranu
včera

Maláčová a Zaorálek si podřezali větev? Sociální demokraté budou ve volbách kandidovat s komunisty
včera

Trump oznámil plošná cla. 150 zemí dostane stejnou sazbu
včera

Ukrajina má novou premiérku. Julija Svyrydenková chystá zásadní změny
včera

NATO urychluje přípravy na dodávky Patriotů Ukrajině. Rusko bude hrozbou i v případě míru, varuje nový šéf
včera

Chaotické vyjednávání o rozpočtu EU za 1,8 bilionu eur odhalilo slabiny von der Leyenové
včera

Průlom v genetice: V Británii se rodí děti z DNA tří lidí, bez dědičné choroby, která ničí životy
včera
Když Putin vidí ústup, považuje to za známku slabosti. Myslím, že NATO ve skutečnosti již neexistuje, varuje Zolotukhin
Americký prezident Donald Trump mění podobu vojenské pomoci Ukrajině – místo přímých darů zbraní plánuje prodej techniky evropským zemím, které by ji mohly Kyjevu dále předat. Nový model má podle Bílého domu zmírnit domácí kritiku a přinést ekonomické výhody. Tento přístup však podle ukrajinského odborníka na informační bezpečnost Dmytra Zolotukhina, bývalého náměstka ministra informační politiky a specialisty na národní bezpečnost, vysílá nebezpečný signál Kremlu. Pro EuroZprávy.cz upozornil, že váhání Západu může Rusko vnímat jako slabost, což zvyšuje riziko další eskalace konfliktu.
Zdroj: Jakub Jurek