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
před 44 minutami

Rusové odletěli do Istanbulu. Zelenskyj řekl, co chce ukrajinská delegace
před 1 hodinou

Není spojenec jako spojenec. Máme věřit přátelství mezi Putinovým Ruskem a Kimovou KLDR?
před 2 hodinami

Ani v noci nebude klid. Bouřky mohou být i velmi silné, varuje ČHMÚ
před 3 hodinami

Ukrajinci slaví. Drony poškodily či zničily přes 40 ruských letadel
před 3 hodinami

Zemanova slova o volbách neunikla pozornosti. Rakušan mluví o útoku na demokracii
před 4 hodinami

ANO by vyhrálo volby, do Sněmovny by se dostalo šest stran či hnutí
před 5 hodinami

Fico chce zase jednat s Čechy. O válce na Ukrajině či pokračování V4
před 6 hodinami

Medvěd v Česku. Obec u Luhačovic vyzvala místní k obezřetnosti
před 6 hodinami

Brambory mají svůj mezinárodní den. Co z nich vařili naši předci?
před 7 hodinami

Střelba na česko-německé hranici. Muž vytáhl na policisty zbraň, je po smrti
před 8 hodinami

Hamás nabízí za příměří živá i mrtvá rukojmí. Američané a Izraelci reagují
před 9 hodinami

Tragédie v Rusku. Vlak narazil do zříceného mostu, na místě jsou mrtví i desítky zraněných
před 10 hodinami

Bouřlivé počasí pokračuje. V neděli může být ještě hůře, varuje ČHMÚ
včera

Smrtelná nehoda na Chrudimsku. Řidič skútru přišel o život při srážce
včera

Bude mít fotbalová Sparta brzy nového trenéra? Spekuluje se o Belgičanu Clementovi
včera

Novinka u žádostí o dávky a příspěvky. Stát spustil mobilní aplikaci
včera

Bouřky zanechaly spoušť na Jablonecku. Hasiči zasahují u zaplavených domů
včera

Praha dnes posílí metro. V Letňanech hrají Iron Maiden
včera

Zase z toho nic nebude, stěžuje si Zelenskyj před druhým kolem mírových rozhovorů
včera
Blíží se konec Jablonce, jak jsme ho doposud znali? Vedení navrhlo Peltovo odvolání
Až začne nová sezóna fotbalové Chance ligy, dost pravděpodobně v ní vstoupí severočeský Jablonec do nové éry. Éry bez Miroslava Pelty. Tomu byl v tomto týdnu Vrchním soudem v Praze v rámci dotační kauzy na ministerstvu školství spočívající v manipulování sportovních dotací potvrzen trest odnětí svobody na 5,5 roku. Na základě toho tak ve čtvrtek vedení jabloneckého klubu odvolalo Miroslava Peltu z představenstva, přičemž ho ale jmenovalo výkonným ředitel klubu, jenž by měl mít hlavní úkol v podobě přípravě klubu na novou sezónu.
Zdroj: David Holub