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.
24. srpna 2026 10:47
Očkování proti rakovině naráží na první problém. Od lidí, kteří mu vůbec nerozumí
Související
Česko hodlá investovat stovky milionů korun do vodních nádrží
Poradíme, kde se v Česku vykoupat. Kvalita vody se zhoršuje kvůli počasí
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
včera
Írán zařadil na seznam nepřátelských vojenských cílů rádio sídlící v Praze
včera
Maďarsko poprvé oficiálně označilo Rusko za hrozbu. Vyjádřilo plnou podporu Ukrajině
včera
Spoj každých 15 minut? Eurotunel pod Lamanšským průlivem čeká vlaková revoluce
včera
Záběry, ze kterých mrazí. Lidé neměli šanci, voda brala mosty, domy i auta, mrtvých mohou být stovky
včera
Meta zaplatí pokutu 17 miliard dolarů. Facebook a Instagram čekají stěžejní změny
včera
"Je to běžné." Trump se poprvé vyjádřil k cestě šéfa CIA do Moskvy
včera
Slovensko překazilo žhářský útok na továrnu na drony. Nešlo o první případ ohrožení, řekl Kaliňák
včera
Sněmovna přehlasovala Pavlovo veto a schválila rozvolnění rozpočtových pravidel. Opozice se obrátí na soud
včera
Kanada oznámila zavedení odvetných cel na zboží z USA
včera
Sněmovna plánuje přehlasovat Pavlovo veto. Opozice se obrátí na Ústavní soud
včera
Trump stupňuje nátlak. Přejmenování jezera Ontario není jediný kontroverzní krok, který připravuje
včera
Trump má před sebou nesplnitelný úkol. Aby protiíránské sankce fungovaly, potřebuje Čínu
včera
Smrt Dolly Parton zasáhla celý svět. Amerika se halí do smutku, Trump nařídil svěsit vlajky
včera
Počasí přinese do konce týdne tropy, ty vystřídají bouřky a ochlazení
25. srpna 2026 21:58
Kreml může převzít budovy, které majitelé neochrání před ukrajinskými útoky, schválil Putin
25. srpna 2026 20:49
Už není cesty zpět. Extrémní počasí vyjde EU na desítky miliard, musí začít jednat hned
25. srpna 2026 20:09
Zemřela Dolly Parton. Nejslavnější country zpěvačku všech dob proslavily hity I Will Always Love You a Jolene
25. srpna 2026 19:36
Trumpovi se nelíbí kanadské sbližování s Čínou. Hrozí zavedením stoprocentních cel
25. srpna 2026 18:17
V Moskvě v tichosti přistálo americké letadlo se šéfem CIA na palubě. USA i Rusko mlčí
25. srpna 2026 17:01
Čína se oficiálně postavila za Írán. USA otevřeně hrozí odvetou za sankce
Peking se ostře ohradil proti novému balíku hospodářských sankcí, kterými se Spojené státy americké snaží izolovat Írán a jeho obchodní partnery. Čínské ministerstvo zahraničí označilo americká opatření za nelegální jednostranné kroky a varovalo, že podnikne všechna nezbytná opatření k ochraně svých národních zájmů. Bleskový nárůst napětí přichází poté, co Washington vyhlásil rozsáhlou finanční ofenzívu zaměřenou na úplné odstřižení íránského režimu od globálních příjmů.
Zdroj: Libor Novák