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
včera
Pavel v úterý jmenuje Babiše premiérem
včera
Britský expert pro EZ: Globální potravinová bezpečnost bude stabilní, rizikem ale zůstává Putin
včera
Babiš oznámil, že se navždy vzdá Agrofertu
včera
New York Times podává žalobu na Pentagon a Hegsetha
včera
Letadlo se Zelenským pronásledovaly záhadné vojenské drony
včera
Je naprostá iluze věřit, že by Rusko mohlo na Ukrajině prohrát, prohlásil belgický premiér
Aktualizováno včera
Na Hrad dorazil Zůna, Šebestyán a Macinka. Jmenování Turka ministrem není pravděpodobné, řekl Pavel
včera
Macron tajně varoval evropské lídry: Existuje šance, že USA zradí Ukrajinu a Evropu
včera
Amerikou hýbe očkovací kauza: Po vakcíně zemřelo 10 dětí, tvrdí úřady. Důkazy ale nikdo nemá
včera
Král Karel III. pronesl vzácné prohlášení k Ukrajině. Odsoudil Rusko
včera
Zemřel světově proslulý kostýmní výtvarník Theodor Pištěk
včera
Co si myslí Evropané? Bojí se války a Trumpa vnímají jako nepřítele
včera
Eurovize čelí nejtěžšímu rozhodnutí v historii: Rozhodne, zda vyhodí Izrael
včera
Putin nezahálí. Po neúspěšném jednání o Ukrajině míří do Indie
včera
Cesta k míru na Ukrajině je nejistá, varuje Trump. Američtí vyslanci chystají setkání s kyjevským představitelem
včera
Proč rozhovory dosud nic nepřinesly? Putin na mír nespěchá, užívá si pocit, že se ho svět doprošuje
včera
Počasí na některých místech potrápí řidiče, avizovali meteorologové
3. prosince 2025 21:58
Na Štědrý den půjde nakoupit i letos. Jeden z řetězců ale bude pokračovat v tradici
3. prosince 2025 21:07
Bývalý princ Andrew je bez dvou dalších poct. Ztrácí status rytíře
3. prosince 2025 19:54
Metro zastavila vážná nehoda. Mladá žena spadla pod soupravu
Vážný incident se v úterý stal na lince A pražského metra. Ve stanici Hradčanská spadla pod soupravu mladá žena, která utrpěla vážná zranění. Zřejmě šlo o pokus o sebevraždu. Událost ovlivnila provoz na zmíněné lince.
Zdroj: Jan Hrabě