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
Poradíme, kde se v Česku vykoupat. Kvalita vody se zhoršuje kvůli počasí
Francií otřásá mohutný skandál: Třetina minerálních vod byla nelegálně upravena
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
před 2 hodinami
Policie objasnila, jak to při Turkově nehodě bylo se značením
před 3 hodinami
CIA: Průměrná délka života ruského rekruta na bojišti je 30 minut. Vojáky decimují ukrajinské drony s AI
před 3 hodinami
Izraelský parlament schválil své rozpuštění. Politici křičeli na Netanjahua, ze sálu musel odejít
před 4 hodinami
Trumpovo obvinění z volební manipulace se nesetkalo s úspěchem. Je to zápletka ze špionážního románu, píše tisk
před 5 hodinami
Zelenskyj prozradil důvody, které ho vedly k odvolání populárního ministra Fedorova
před 6 hodinami
Proti Trumpovým obviněním z volební manipulace se bouří Čína i Američané. Blouzní, zní od guvernérů
před 7 hodinami
Havel mi nabídl místo premiéra, pokud odstavím Klause, tvrdí Mečiar
před 7 hodinami
Páteční bouřky udeří ve dvou vlnách, naznačili meteorologové ve výstraze
před 7 hodinami
U Barrandovského mostu se zřítila betonová plastika
před 8 hodinami
Proč Trump označuje volební systém za katastrofální? Nesmířil se s prohrou a chystá se na další drtivou porážku
před 8 hodinami
Bílý dům zveřejnil dokumenty, které měly potvrdit Trumpova slova o Číně. Nepotvrzují vůbec nic
před 9 hodinami
Americká armáda podnikla již šestou noc po sobě vlnu úderů proti Íránu
před 10 hodinami
Američané Trumpově teorii o ukradených volbách nevěří. Jeho projev byl plný dávno vyvrácených tvrzení
před 11 hodinami
Trump obvinil Čínu ze zásahů do prezidentských voleb. Nemáme jediný důkaz manipulace, přiznal následně Bílý dům
před 11 hodinami
Dva mrtví po útoku na ubytovně. Pachatelem má být sanitář z IKEM, případ řeší GIBS
před 12 hodinami
Páteční počasí: Meteorologové nastínili, co hrozí od dnešních bouřek
včera
Budoucí důchodci mají být obezřetní. ČSSZ upozornila na podivné kampaně
včera
Estébáci pronásledovali herce Töpfera. Na trestech se dohodli
včera
Čína zadržela Čecha, důvod není jasný. Macinka odmítá vyhlašování války
včera
Česko zreviduje krizovou a obrannou legislativu, rozhodla vláda
Ministerstva vnitra a obrany prověří současné právní předpisy v oblasti krizové a obranné legislativy a navrhnou konkrétní změny zákonů vedoucí k větší flexibilitě a vyšší připravenosti státu čelit mimořádným událostem. Úkol do jednoho roku provést tuto revizi zákonů uložila vláda ministrům na pondělním zasedání. Projednala také připravené memorandum, které má podpořit výstavbu dalších malých modulárních reaktorů v Česku.
Zdroj: Jan Hrabě