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.
13. listopadu 2025 18:19
Revoluce ve zdravotnictví na dosah ruky: Lékaři zanedlouho dokáží transplantovat lidem prasečí orgán
Související
Francií otřásá mohutný skandál: Třetina minerálních vod byla nelegálně upravena
Smrtící past uprostřed léta: Největší zákaz pití kohoutkové vody v historii je hrozbou pro celou Evropu
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
před 11 minutami
Trumpa znovu ukázali na fotkách s Epsteinem. Hoax, obořil se Bílý dům na Demokraty
před 56 minutami
Další člen Babišovy vlády doplatil na zákon střetu zájmů
před 1 hodinou
Dlouhá historie vánočního koření. Sloužilo i jako lék
před 2 hodinami
Česko na prahu epidemie chřipky. Do vývoje se může promítnout nový subtyp infekce
před 3 hodinami
Tragédie v pražské ZOO. Populární orangutan Kawi nešťastně zahynul
před 3 hodinami
Policie hledá dvanáctiletého Marka. Už ve čtvrtek nedorazil do školy
před 5 hodinami
Počasí se příští týden výrazně ochladí. Během dne bude i mrznout
včera
Nezvládli krize, inklinují k neonacismu a chtějí Česko odklonit od Západu. Vžene nás nová vláda do náručí Kremlu?
včera
EU zmrazila ruská aktiva natrvalo, aby obešla veto Maďarska a Slovenska ohledně pomoci Ukrajině
včera
Machadové pomohla utéct americká armáda. Z Venezuely se dostala v přestrojení
včera
VIDEO: Rvačky, alkohol, vulgarity, ponižování žen. Ostudné zasedání parlamentu, jaké Slovensko nepamatuje
včera
Írán zatkl držitelku Nobelovy ceny za mír Narges Mohammadiovou
včera
OBRAZEM: Došlo i na úsměvy. Nejbližší a přátelé se rozloučili s Patrikem Hezuckým
včera
Ukrajinské síly znovu dobyly osady v Charkovské oblasti
včera
"Zákaz spalovacích motorů v roce 2035 je smeten ze stolu." EU příští týden kontroverzní nařízení zmírní
včera
Česko se rozloučilo s moderátorem Hezuckým. Bouček dojemně promluvil
včera
Ukrajina by podle mírového plánu měla vstoupit do EU v roce 2027
Aktualizováno včera
Lidé se rozloučili s Theodorem Pištěkem. Na obřad dohlížela Hradní stráž
včera
Německo: Rusko stojí za kybernetickým útokem proti kontrole letového provozu, snažilo se i ovlivnit volby
včera
Po Ruttem přichází další důrazné varování: Válka klepe na dveře Evropy
Evropa se musí připravit na válku na svém prahu. Tímto varováním vystoupili ve čtvrtek britští vojenští představitelé, kteří detailně popsali bezprecedentní úroveň hrozeb namířených proti ozbrojeným silám Spojeného království. Ministr obrany Al Carns při zahájení nové Britské vojenské zpravodajské služby (MIS) prohlásil, že „stín války klepe na dveře Evropy“, a zdůraznil, že spojenci NATO musí být připraveni reagovat.
Zdroj: Libor Novák