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

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.
Voda, ilustrační fotografie

Smrtící past uprostřed léta: Největší zákaz pití kohoutkové vody v historii je hrozbou pro celou Evropu

V poklidné obci Buschwiller na francouzsko-švýcarské hranici zažívají obyvatelé šok. Zjištění, že kohoutková voda, kterou denně pijí a používají, je kontaminovaná „věčnými chemikáliemi“ PFAS, zasáhlo více než 60 tisíc lidí v oblasti Saint-Louis. Tato látka, spojená s rakovinou, neplodností a poruchami imunity, se do podzemních vod dostala z hasicích pěn používaných na nedalekém letišti Basel-Mulhouse-Freiburg.

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

před 1 hodinou

Charles de Gaulle (vpravo)

Francie posílá na Blízký východ letadlovou loď. Britské stíhačky začaly sestřelovat íránské drony

Francouzský prezident Emmanuel Macron oznámil v televizním projevu k národu vyslání letadlové lodi Charles de Gaulle do Středozemního moře. Plavidlo doprovodí celá flotila včetně fregat a leteckých sil. Macron zdůraznil, že Francie musí dodržet své obranné závazky vůči partnerům v Kataru, Kuvajtu a Spojených arabských emirátech, ačkoliv celou operaci označil za čistě defenzivní s cílem ukázat solidaritu.

před 2 hodinami

Prezident Trump v Mar-a-Lago.

Írán už nemá žádné námořnictvo, letectvo ani radary, prohlásil Trump

V Oválné pracovně se v úterý uskutečnilo první veřejné vystoupení Donalda Trumpa k íránskému konfliktu od jeho vypuknutí. Americký prezident při setkání s německým kancléřem Friedrichem Merzem konstatoval, že íránská armáda je po úderech v troskách. Podle jeho vyjádření ztratil Teherán kompletní kontrolu nad vzdušným prostorem i námořní kapacity a jeho radary byly vyřazeny z provozu.

před 3 hodinami

Prezident Trump v Mar-a-Lago.

Španělsko je příšerný spojenec, prohlásil Trump. Kvůli Íránu s ním přerušil všechny obchodní styky

Americký prezident Donald Trump v úterý ostře zaútočil na Španělsko a označil ho za „příšerného spojence“. Reagoval tak na rozhodnutí vlády premiéra Pedra Sáncheze, která zakázala využití vojenských základen Rota a Morón pro americké operace v rámci válečného konfliktu v Íránu. Trump během setkání s německým kancléřem Friedrichem Merzem v Oválné pracovně prohlásil, že Spojené státy s touto evropskou zemí přeruší veškerý obchod.

před 5 hodinami

Prezident Trump

Trump nastínil nejhorší možný scénář pro Írán

Americký prezident Donald Trump se během úterního setkání s německým kancléřem Friedrichem Merzem v Oválné pracovně vyjádřil k aktuální situaci v Íránu. Podle jeho slov by nejhorším možným scénářem bylo, kdyby se vedení země ujal někdo stejně špatný, jako byl předchozí lídr. Trump zdůraznil, že si takový vývoj nepřeje a preferoval by, aby se moc vrátila do rukou lidu.

před 6 hodinami

Izraelská armáda

Izraelská armáda vyslala jednotky na území Libanonu

Izraelské obranné síly (IDF) v úterý oznámily, že vyslaly své jednotky hlouběji do jižního Libanonu. Tento krok navazuje na dosavadní držení pěti strategických stanovišť a je oficiálně prezentován jako součást „posíleného dopředného obranného postoje“. Rozšíření pozemních operací přichází v reakci na stupňující se útoky teroristické skupiny Hizballáh, která od pondělí ostřeluje severní Izrael raketami a drony.

před 6 hodinami

Aktualizováno před 7 hodinami

Ministerstvo životního prostředí

Policie zasahuje na ministerstvu životního prostředí

V budově Ministerstva životního prostředí ve Vršovicích v Praze 10 aktuálně zasahují desítky policistů kvůli oznámení nálezu podezřelého balíčku doručeného poštou. Z objektu bylo evakuováno přibližně 400 osob. 

před 7 hodinami

Ropná rafinerie

Válka v Íránu se začíná propisovat do cen ropy a plynu. Zdražit mohou i potraviny

Ceny zemního plynu zažívají v těchto hodinách strmý nárůst a dosáhly nejvyšší úrovně od konce roku 2022. Cena za termální jednotku (therm) plynu se vyšplhala na hodnoty srovnatelné s obdobím těsně po ruské invazi na Ukrajinu, kdy se Evropa potýkala s energetickou krizí. Od pondělního znovuotevření trhů se ceny více než zdvojnásobily v reakci na eskalaci konfliktu na Blízkém východě.

před 8 hodinami

Petr Pavel v Poslanecké sněmovně

Neziskovky nahrazují roli státu v péči o zranitelné, připomněl Pavel poslancům

Prezident Petr Pavel vystoupil před Poslaneckou sněmovnou v polovině svého pětiletého mandátu, aby zákonodárcům připomněl jejich mimořádnou odpovědnost vůči budoucnosti země. Ve svém projevu zdůraznil, že ačkoliv jsou názorové rozdíly hnacím motorem demokracie, neměly by vést k neochotě naslouchat druhým. „Zkuste jít vzorem a ukazujte, že uzavírat se do bublin, které své členy jen ujišťují ve vlastní pravdě proti všem, není cesta,“ apeloval prezident na poslance.

před 8 hodinami

před 8 hodinami

Íránské drony revolučních gard

Válka se brzy přelije i do Evropy, důsledky pocítí každý člověk na Zemi, varuje Írán

Mluvčí íránského ministerstva zahraničí Ismaíl Bagháí důrazně vyzval nepřátelské země, aby okamžitě zastavily válku, a apeloval na mezinárodní společenství, aby splnilo svou odpovědnost, dokud není příliš pozdě. Varoval, že proces, který byl zahájen, se brzy přelije i do Evropy. Podle jeho slov požár, který zažehly Spojené státy a „sionistický režim“, může zachvátit celý svět a důsledky porušování mezinárodního práva a Charty OSN pocítí každý člověk na Zemi.

před 9 hodinami

Petr Pavel

Petr Pavel dorazil do Sněmovny. Řešit se má Írán i kontrola hospodaření České televize a rozhlasu

Prezident Petr Pavel po třech letech svého pětiletého mandátu poprvé zavítal do Poslanecké sněmovny v jejím novém složení. Hlava státu svou návštěvu odůvodnila snahou seznámit se s nově ustavenou dolní komorou. Před samotným projevem k poslancům se prezident setkal se členy vedení Sněmovny, kterou naposledy oficiálně navštívil loni v červnu ještě za předchozí vládní koalice.

před 10 hodinami

Libanon

Hizballáh nás podvedl, zuří libanonská vláda. Naštvaní jsou i obyčejní lidé

V časných pondělních ranních hodinách se Bejrútem opět rozlehl zvuk explozí, který vyhnal tisíce lidí z jejich domovů. Pro jednačtyřicetiletého dělníka Abu Yehya a jeho dva syny to byl děsivě známý scénář – podobnou evakuaci zažili teprve před osmnácti měsíci. Poté, co několik hodin bloudili ulicemi, se dozvěděli, že hnutí Hizballáh zaútočilo na Izrael v odvetě za zabití íránského nejvyššího vůdce, a Libanon se tak oficiálně ocitl v dalším válečném konfliktu.

před 11 hodinami

stíhačka General Dynamics F-16 Fighting Falcon

Izraelská armáda podnikla cílené údery na vládní čtvrť v Teheránu, zasáhla prezidentskou kancelář

Izraelská armáda oznámila, že její letectvo podniklo cílené údery na vládní čtvrť v Teheránu, přičemž zasáhlo mimo jiné i prezidentskou kancelář a sídlo Nejvyšší rady národní bezpečnosti. Podle prohlášení izraelských sil bylo na tyto strategické objekty shozeno velké množství munice. Útoky zasáhly také vojenskou výcvikovou akademii a další klíčovou infrastrukturu režimu v areálu, který dříve využíval i nejvyšší vůdce ajatolláh Alí Chameneí, zabitý během sobotních operací.

před 12 hodinami

Ropa, ilustrační fotografie

Ceny ropy a zemního plynu kvůli válce na Blízkém východě dál prudce rostou

Ceny ropy a zemního plynu v úterý pokračovaly v prudkém růstu kvůli stupňujícím se obavám, že probíhající konflikt na Blízkém východě vážně ohrozí globální dodávky paliv. Tato klíčová produkční oblast čelí nestabilitě, která se okamžitě promítá do světových trhů. Severomořská ropa Brent, která je hlavním měřítkem pro globální ceny, vyskočila o 6 % na 82 USD za barel, čímž překonala svá maxima z loňského června.

před 12 hodinami

Izraelská armáda

Odvrácená strana bombardování: Útoky podněcují Íránce, aby se semkli proti Západu

Izraelská armáda v úterý oznámila, že během nejnovější vlny náletů na libanonskou metropoli zasáhla klíčová mocenská centra hnutí Hizballáh. Podle prohlášení Izraelských obranných sil (IDF) se útoky v Bejrútu soustředily na velitelská stanoviště, sklady zbraní a další objekty patřící zpravodajskému ředitelství této organizace. Nad městem byly po dopadech raket vidět mohutné sloupy kouře stoupající zejména z jižních předměstí.

před 13 hodinami

Írán zasáhl základnu páté flotily amerického námořnictva v Bahrajnu

Žádné sirény ani poplach. Íránský útok na operační středisko přišel bez varování, v jeho troskách umírali lidé

Při íránském útoku na provizorní operační středisko v civilním přístavu v Kuvajtu zahynulo v neděli ráno šest amerických vojáků. Jde o první potvrzené oběti z řad ozbrojených sil USA od začátku vojenského konfliktu s Íránem. Podle informací zdroje CNN blízkého situaci zasáhl přímý úder budovu v přístavu Šuaiba v neděli po deváté hodině místního času, přičemž útok přišel náhle a bez jakéhokoli varování.

před 14 hodinami

Vladimir Putin na summitu Rusko Afrika 2023.

Nejdříve Venezuela, pak Írán. Jak velkou ránu Trump zasadil Putinovi?

Ruský prezident Vladimir Putin odsoudil zabití íránského nejvyššího vůdce ajatolláha Alího Chameneího jako cynickou vraždu, která hrubě porušuje veškeré normy lidské morálky i mezinárodního práva. Tento útok, vedený Izraelem s podporou Spojených států, zasáhl Putina na velmi citlivém místě a prohloubil jeho dlouhodobou paranoiu ohledně vlastní bezpečnosti. Pro ruského lídra představuje pád dalšího spojence připomínku osudu diktátorů, kteří skončili násilnou smrtí nebo svržením.

před 15 hodinami

Izraelská armáda, ilustrační fotografie

Izrael zahájil rozsáhlé údery na Teherán a Bejrút. Munici máme neomezenou, válčit můžeme navěky, vzkázal Trump

Izraelská armáda během čtvrtého dne konfliktu s Íránem zahájila další vlnu rozsáhlých úderů zaměřených na Teherán a Bejrút. Podle prohlášení Izraelských obranných sil jsou tyto současně probíhající operace cíleny na vojenské objekty v obou metropolích. Mluvčí armády Avichay Adraee potvrdil, že útoky směřují proti velitelským centrům a skladovacím prostorám.

před 16 hodinami

Výhled počasí do konce března. Meteorologové řekli, co máme čekat

Březen je prvním měsícem meteorologického jara a počasí by tomu mělo v následujících dnech a týdnech odpovídat. Na horách se očekává obleva, v nížinách už bude přes den většinou přes 10 stupňů. Vyplývá to z měsíčního výhledu Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ). 

Zdroj: Jan Hrabě

Další zprávy