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 2 hodinami

před 3 hodinami

Ruská armáda, ilustrační foto

CIA: Průměrná délka života ruského rekruta na bojišti je 30 minut. Vojáky decimují ukrajinské drony s AI

Průměrná délka života ruského rekruta po příchodu na ukrajinské bojiště se v současnosti pohybuje mezi pouhými dvaceti a třiceti minutami. Na summitu o obraně a inovacích v Pensylvánii to prohlásil ředitel Ústřední zpravodajské služby (CIA) John Ratcliffe. Šéf americké rozvědky potvrdil, že tyto zpravodajské odhady jsou v souladu s veřejně dostupnými informacemi z bojové linie. Hlavním faktorem stojícím za takto vysokou úmrtností jsou ukrajinské drony poháněné umělou inteligencí, které Ratcliffe popsal jako specializované, nízkonákladové stroje na zabíjení ruských vojáků.

před 3 hodinami

Benjamin Netanjahu

Izraelský parlament schválil své rozpuštění. Politici křičeli na Netanjahua, ze sálu musel odejít

Izraelský parlament se po schválení série vysoce kontroverzních zákonů oficiálně rozpustil, čímž zemi definitivně nasměroval k parlamentním volbám vypsaným na sedmadvacátého října. Samotný závěr zasedání provázely bouřlivé scény, během nichž desítky opozičních zákonodárců křičely na premiéra Benjamina Netanjahua slova o hanbě a vyzývaly ho k odchodu. Atmosféra v sále byla natolik napjatá, že předseda vlády nakonec jednací síň před jedním z klíčových hlasování opustil. Koalice vedená stranou Likud si však i bez jeho přítomnosti dokázala většinu pojistit a legislativní smršť úspěšně dokončit.

před 4 hodinami

před 5 hodinami

před 6 hodinami

Prezident Trump navštívil ministerstvo spravedlnosti

Proti Trumpovým obviněním z volební manipulace se bouří Čína i Američané. Blouzní, zní od guvernérů

Čína ostře reagovala na obvinění amerického prezidenta Donalda Trumpa, který ji ve svém čtvrtečním večerním projevu osočil z provedení největšího zneužití volebních dat v historii. Prezident prohlásil, že Peking získal 220 milionů citlivých spisů o amerických voličích a že se na základě neoficiálních zpravodajských informací snažil masově vyrábět nelegální hlasovací lístky. Čínské ministerstvo zahraničí tato tvrzení okamžitě odmítlo s tím, že nemají žádný faktický základ, a zopakovalo, že země striktně dodržuje zásadu nezasahování do vnitřních záležitostí jiných států.

před 7 hodinami

Mečiar, Vladimír

Havel mi nabídl místo premiéra, pokud odstavím Klause, tvrdí Mečiar

Bývalý slovenský premiér Vladimír Mečiar a někdejší český prezident a předseda vlády Václav Klaus se v rozhovoru pro agenturu SITA vrátili k rozdělení Československa. Podle Mečiara nebylo rozpadu společného státu možné zabránit, neboť debaty o fungování federace se bezvýsledně vlekly již od roku 1990. V době jejich nástupu k moci byla federace v podstatě rozložená a tehdejší politické elity na narovnání vzájemných vztahů rezignovaly. Rozhodování o dalším osudu země tak zůstalo na bedrech nových reprezentací, které musely narůstající krizi rázně vyřešit.

před 7 hodinami

před 7 hodinami

Barrandovský most

U Barrandovského mostu se zřítila betonová plastika

Policisté se od dnešního rána zabývají incidentem v bezprostředním okolí Barrandovského mostu v Praze. Částečně se tam totiž zřítila betonová plastika. Událost se obešla bez zranění, ačkoliv sutiny spadly na vozovku a přilehlou cyklostezku. 

před 8 hodinami

Prezident Trump

Proč Trump označuje volební systém za katastrofální? Nesmířil se s prohrou a chystá se na další drtivou porážku

Americký prezident Donald Trump ve svém televizním projevu prohlásil, že jeho záměrem není oslabit důvěru ve volební proces, vzápětí však udělal vše pro to, aby Američany přesvědčil, že hlasování v zemi je zmanipulované. Během svého sedmadvacetiminutového vystoupení přirovnal Spojené státy k zemím třetího světa a volební systém označil za katastrofálně zranitelný. Podle kritiků a demokratických představitelů však tato rétorika neslouží k nápravě systému, ale k přípravě argumentů před nadcházejícími kongresovými volbami, v nichž republikánům hrozí ztráta většiny.

před 8 hodinami

Prezident Trump v Mar-a-Lago.

Bílý dům zveřejnil dokumenty, které měly potvrdit Trumpova slova o Číně. Nepotvrzují vůbec nic

Americký prezident Donald Trump během svého projevu z Bílého domu předestřel pět zásadních bodů, kterými se snažil doložit nefunkčnost celého aparátu. Tvrdil například, že Čína získala osobní údaje o stovkách milionů amerických voličů a že se aktivně snažila poškodit jeho politickou pozici. Dále varoval před zranitelností sčítacích přístrojů a registrací obrovského množství neoprávněných osob či zemřelých. Všechny tyto domnělé podvody pak měla před hlavou státu záměrně tajit samotná zpravodajská komunita.

před 9 hodinami

Stíhací letoun F-15 Eagle, ilustrační fotografie

Americká armáda podnikla již šestou noc po sobě vlnu úderů proti Íránu

Americká armáda podnikla již šestou noc po sobě vlnu úderů proti Íránu v rámci pokračujícího boje o kontrolu nad strategickým Hormuzským průlivem. Podle prohlášení amerického ústředního velitelství Centcom je cílem těchto operací oslabení íránských vojenských kapacit. Souběžně s leteckými údery americké síly v rámci námořní blokády íránských přístavů obsadily jedno z plavidel a odklonily tři komerční lodě, které se pokusily blokádu prorazit.

před 10 hodinami

Prezident Trump v Mar-a-Lago.

Američané Trumpově teorii o ukradených volbách nevěří. Jeho projev byl plný dávno vyvrácených tvrzení

Televizní projev Donalda Trumpa nepřinesl zásadní nová fakta, mohl by se však stát klíčovým momentem, který naznačuje jeho strategii pro nadcházející kongresové volby. Prezident se v něm zaměřil na údajné hrozby v americkém volebním systému, což kritici vnímají jako přípravu půdy pro případné zpochybnění budoucích volebních výsledků v případě neúspěchu jeho strany.

před 11 hodinami

před 11 hodinami

před 12 hodinami

včera

včera

včera

včera

Česko zreviduje krizovou a obrannou legislativu, rozhodla vláda

Ministerstva vnitra a obrany prověří současné právní předpisy v oblasti krizové a obranné legislativy a navrhnou konkrétní změny zákonů vedoucí k větší flexibilitě a vyšší připravenosti státu čelit mimořádným událostem. Úkol do jednoho roku provést tuto revizi zákonů uložila vláda ministrům na pondělním zasedání. Projednala také připravené memorandum, které má podpořit výstavbu dalších malých modulárních reaktorů v Česku. 

Zdroj: Jan Hrabě

Další zprávy