Nanoled? Čeští vědci provedli unikátní experiment s vodou, zaujal ve světě

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

Ilustrační fotografie.

Poradíme, kde se v Česku vykoupat. Kvalita vody se zhoršuje kvůli počasí

V Česku podle aktuálních výsledků monitoringu krajských hygienických stanic zůstává většina sledovaných přírodních koupališť nadále vhodná ke koupání. Informovalo o tom ministerstvo zdravotnictví. V souvislosti s průběhem počasí v uplynulých dnech však na některých lokalitách dochází ke zhoršování kvality vody, zejména vlivem zvýšeného výskytu sinic.
Ilustraní foto

Francií otřásá mohutný skandál: Třetina minerálních vod byla nelegálně upravena

Rozsáhlý skandál, který se týká francouzských miliardových firem vyrábějících balenou minerální vodu, otřásá nejen Francií, ale i Evropou. Vyvstávají otázky, zda mohou světově proslulé značky, jako je Perrier, i nadále používat označení „přírodní minerální voda“. Celá kauza se rozjela poté, co francouzská média odhalila, že řada firem v oboru používá nezákonné filtrační systémy, aby vodu zbavila kontaminace, která se v ní objevila po letech sucha.

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

před 13 minutami

před 2 hodinami

před 3 hodinami

před 4 hodinami

před 4 hodinami

před 6 hodinami

před 6 hodinami

před 7 hodinami

před 8 hodinami

před 9 hodinami

před 10 hodinami

před 10 hodinami

před 11 hodinami

před 12 hodinami

před 13 hodinami

před 13 hodinami

včera

Benjamin Netanjahu

Trumpův mírový plán pro Gazu kolabuje. Netanjahu jej nepodepsal

Mírový plán amerického prezidenta pro Gazu se ocitl v ohrožení poté, co izraelský premiér Benjamin Netanjahu veřejně odmítl navrhované podmínky odzbrojení hnutí Hamás. Zatímco šéf Bílého domu dříve tvrdil, že Izrael je s předběžnou dohodou spokojen, izraelská vláda dala jasně najevo, že finální text nepodepsala.

včera

včera

německá policie

Na německém letišti našli dron s výbušninou. Policie nasadila robota

Německá policie musela na letišti v Lipsku nasadit protibombového robota poté, co byl v zabezpečeném prostoru nákladní zóny objeven dron vybavený výbušným zařízením. Incident se odehrál v bezprostřední blízkosti ukrajinského nákladního letounu a vyžádal si dočasné přerušení provozu i odklonění několika letů.

včera

Počet mrtvých po ruském útoku stoupá. Ukrajině chybí interceptory

Rozsáhlý noční útok ruských bezpilotních letounů a balistických střel si v ukrajinském hlavním městě a jeho okolí vyžádal sedmnáct lidských životů. Další oběti na životech a desítky zraněných hlásí také regiony Charkiv a Doněck, přičemž celková bilance dosavadních střetů vzrostla na nejméně dvacet jedna mrtvých.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy