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
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 26 minutami
Volby v Maďarsku rezonují světem. Podle Kremlu urychlí rozpad EU, v USA se mluví o prohře Trumpa
před 1 hodinou
Co má za lubem? Experti vysvětlili, proč Trump nařídil blokaci Hormuzského průlivu
před 1 hodinou
Magyar nesmí zklamat, konstatoval Babiš v gratulaci vítězi voleb
před 9 hodinami
Zelenskyj pogratuloval Magyarovi k vítězství. Chce posilovat a rozvíjet spolupráci s Maďarskem
Aktualizováno před 9 hodinami
Opoziční strana Tisza Pétera Magyara vyhrála volby v Maďarsku. Orbán přiznal porážku
včera
Nepomohlo překreslování volebních obvodů, ovládnutí médií ani Trumpova podpora. Proč Orbán prohrál?
včera
První povolební projev Magyara: Dnešek by se měl zlatým písmem zapsat do historie maďarské svobody
včera
Demokratická opozice se z pádu Orbána raduje. Česko ztratilo spojence, truchlí Macinka a ANO
včera
„Maďarské srdce dnes bije pro Evropu silněji.“ Evropa slaví konec Orbána
včera
Noc, na kterou Maďarsko nezapomene. Lidé v ulicích Budapešti oslavují pád Orbána
včera
Index: Voliči v Praze stáli hodinové fronty. Příznivci Orbána byli v menšině
včera
Z obdivovatele Orbána politickým dravcem. Kdo je pravděpodobný budoucí premiér Maďarska Péter Magyar?
včera
Sečtena čtvrtina hlasů. Volby v Maďarsku vyhrává opozice
Aktualizováno včera
Volby v Maďarsku skončily. První průzkumy ukazují na drtivé vítězství strany Tisza
včera
Jak funguje volební systém v Maďarsku? Patří k nejsložitějším na světě
včera
Volby v Maďarsku míří do finále. Účast zřejmě bude rekordní
včera
Trump nařídil americkému námořnictvu blokádu Hormuzského průlivu
včera
Orbán je jako Havel, prohlásil Turek a pustil se do Pavla. Pak se přidal i úřad Macinky
včera
Maďarsko hlásí rekordně vysokou volební účast. Podle Trumpova experta nahrává Orbánovi
včera
Zastrašování, výhrůžky, hromadný svoz voličů. U voleb v Maďarsku dochází k řadě incidentů
Nedělní parlamentní volby v Maďarsku provázejí od časných ranních hodin četná obvinění z porušování volebního zákona a pokusů o ovlivňování voličů. Jedním z nejvýraznějších incidentů je oznámení hnutí Naše vlast (Mi Hazánk), které podává stížnost pro podezření z trestného činu proti volebnímu systému. Strana tvrdí, že disponuje informacemi o organizovaném svážení voličů k urnám.
Zdroj: Libor Novák