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

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

před 28 minutami

před 31 minutami

Donald Trump

Jak Trump v Bílém domě změní vztahy s Čínou? Je mimořádně nepředvídatelný politik, řekl expert pro EZ

Nástup republikánského exprezidenta Donalda Trumpa do Bílého domu po listopadových volbách v USA je v současné době velice realistickou možností. Ať už se ale role jednoho z nejmocnějších lidí planety ujme on nebo svůj post obhájí Joe Biden, vliv na vztahy s cizími mocnostmi to mít bude. EuroZprávy.cz se obrátily na programového ředitele Středoevropského institutu asijských studií (CEIAS) Richarda Turcsányiho, aby vysvětlil dopad případného Trumpova nástupu do úřadu na vztahy USA s Čínou.

před 53 minutami

před 1 hodinou

před 1 hodinou

před 2 hodinami

před 2 hodinami

před 3 hodinami

včera

včera

včera

Joe Biden

Biden nemá nic jisté. Průzkum mezi demokraty pro něj nedopadl dobře

Bude se v listopadových prezidentských volbách v USA opakovat souboj z minula? Joe Biden to může mít nahnuté. Potvrzují to výsledky průzkumu amerického Centra pro výzkum veřejných otázek institutu NORC pro agenturu AP. Vyplývá z něj totiž, že dvě třetiny demokratů chtějí, aby Biden stáhl kandidaturu a umožnil straně vybrat jiného uchazeče o post prezidenta. 

včera

včera

včera

Armáda České Republiky

Armáda nahradí beznadějně zastaralou techniku. Nakoupí nové Tatry

Ministerstvo obrany koupí nové těžké nákladní vozy Tatra i munici pro americké vrtulníky. O zakázkách dnes ministryně obrany Jana Černochová (ODS) informovala vládu. V případě pořízení vozidel Tatra T-815 jde o rámcovou dohodu se společností Tatra Defence Systems s.r.o., u nákupu munice o smlouvu s českou firmou STV Group. 

včera

včera

Král Karel III. jmenoval Keira Starmera novým britským premiérem. (5.7.2024)

Karel III. prozradil priority Starmerovy labouristické vlády

Britský král Karel III. ve středu přednesl priority nové labouristické vlády premiéra Keira Starmera, která se chopila moci po nedávném drtivém vítězství nad konzervativci ve volbách. Starmer slibuje s ostatními členy kabinetu oživení ekonomiky či řešení nedostatku bytů a krize životních nákladů. Vláda chce také ztížit nelegální přistěhovalectví a zlepšit vztahy s Evropskou unií. 

včera

Roman Červenka, český hokejový útočník. Žurnalista Daniel Sallows z Bleacher Report označil Červenku jako sedmého nejlepšího hokejistu mimo NHL.

Hokejové Pardubice hlásí zvučnou posilu. Ze Švýcarska se vrací domů kapitán mistrů světa Červenka

Nadcházející extraligová sezóna 2024/25 nabídne tuzemským hokejovým fanouškům zajímavou podívanou. Na zdejších extraligových kluzištích se totiž bude prohánět kapitán českých mistrů světa z letošního roku, útočník Roman Červenka, jenž se tak po dlouhých osmi letech vrací ze zahraničí domů. Po návratu do Česka bude oblékat dres posledního vicemistra, tedy Pardubic. Ty tak tímto přestupem daly jasně najevo svůj záměr dokráčet tentokrát až k extraligovému titulu.

včera

včera

včera

Kreml popřel, že by jeho ofenzíva u Charkova selhala. Experti to vidí jinak

Ruská ofenzíva v Charkovské oblasti na severovýchodě Ukrajiny nebyla neúspěšná, oznámil ve středu mluvčí Kremlu Dmitrij Peskov podle serveru Moscow Times.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy