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

Českem se dál šíří žloutenka. Většina Čechů si nemyje správně ruce, upozorňuje SZÚ

Víme, co pijeme? Vědce znepokojil nový objev, čistírny vody v jednom případě nedokáží zničit viry a bakterie
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
včera

Cena ropy padá. Je levnější než před konfliktem mezi Íránem a Izraelem
včera

Evropa se zlobí, USA ustupují. Španělsko se stalo problémovým členem NATO
včera

Dvojí metr v jaderném světě: Íránu terčem útoku kvůli podezření z vývoje zbraní, zatímco izraelský arzenál zůstává nedotčen
včera

Trump zveřejnil údajnou SMS od šéfa NATO. USA si myslí, že Ukrajina nad Ruskem vyhraje
včera

Trump se ostře vymezil vůči Izraeli po krachujícím příměří s Íránem. Zavolal Netanjahuovi
včera

Počasí v Česku bude znovu tropické. Již zítra, upozornil ČHMÚ
včera

Konec byrokracie v EU? Státy se shodly na výrazných změnách, aktivisté jsou na nohou
včera

Takhle jsme Trumpa ještě neviděli, popisují novináři. Proč ho porušení příměří rozpálilo doběla?
včera

Trump zuří. Kvůli porušení příměří vulgárně vyjel na Írán i Izrael
včera

Nejdůležitější moment v historii NATO? Před summitem padají rázná slova
včera

Z Babiše se stala hlava zkorumpované hydry, kterou zapomněl zlikvidovat
včera

Proč byla íránská odveta za americké útoky tak slabá? Teherán nechce válku, ale musel reagovat
včera

Írán se na útoky připravil předem, k přerušení jaderného programu nedošlo
včera

Na summitu NATO bude úspěchem už jen to, že Trump zůstane v místnosti
včera

Politico: Zákon, který jde ve stopách Kremlu, má Slovensko za legitimní. Hájí se Evropským parlamentem
včera

"Je to lež." Írán odmítá obvinění z porušení příměří. Tvrdí, že rakety nevypálil
včera

Mimořádná zpráva Příměří padlo. Izrael vydal po íránském útoku pokyn k úderům v srdci Teheránu
včera

Trumpovo narychlo uvařené příměří nemá šanci vydržet. Írán získává prostor pro výrobu jaderné zbraně
včera

Jak Trump překrucuje realitu? Přisoudil si zásluhy za "12denní válku", Írán mezitím buduje jadernou zbraň jinde
včera
Rutte: Všechny státy NATO vidí rostoucí hrozbu ze strany Ruska
Generální tajemník NATO Mark Rutte v rozhovoru pro britský deník The Guardian prohlásil, že přesvědčit členské státy ke zvýšení obranných výdajů nebylo vůbec těžké. Podle něj si všechny členské země plně uvědomují rostoucí hrozbu ze strany Ruska, a proto se bez odporu zavázaly ke zvýšení výdajů na obranu až na 5 % HDP.
Zdroj: Libor Novák