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
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
před 17 minutami
Hasiči hasí požár v Českém Švýcarsku na několika úsecích. Počasí vše komplikuje
před 1 hodinou
Spotify se snaží upozornit na hudbu od AI. Experti ale varují
před 1 hodinou
Vojáků stáhneme mnohem víc, vzkázal Trump do Německa
před 2 hodinami
Je to politická akce, nikoliv vojenské cvičení, odmítl Macinka účast Pavla na summitu NATO
před 3 hodinami
Německo poprvé zareagovalo na ohlášené stažení tisíců amerických vojáků
před 4 hodinami
Nové varování před požáry. Meteorologové rozšířili výstrahu
před 5 hodinami
Trump prozkoumá nový íránský mírový návrh. Dopředu ale naznačil, jak se zachová
před 5 hodinami
Babiš si prosadil dalšího zmocněnce. Landovský má dohlédnout na obranné výdaje
před 6 hodinami
Devět zraněných po nehodě horské dráhy v Hradci Králové. Případ řeší policie
před 7 hodinami
Rakouská policie zadržela muže v kauze otrávených dětských výživ
před 8 hodinami
Maraton omezí pražskou dopravu. Využijte metro, radí dopravce
před 8 hodinami
Sedm vrtulníků, posily z okolních krajů. Boj s požárem v Českém Švýcarsku pokračuje
před 10 hodinami
Dnešní počasí bude ještě teplejší, očekávají meteorologové
včera
Je třetí v pořadí na britský trůn. Princezna Charlotte oslavila narozeniny
včera
Brněnskou Kometu bude opět trénovat majitel Zábranský. Klub představil posily
včera
Topolánek potěšil příznivce. Naznačil, že vážnou nemoc nejspíš překoná
Aktualizováno včera
Varování se naplnilo. Hoří v Českém Švýcarsku, platí zvláštní stupeň poplachu
včera
Ministerstvo reaguje na obavy zaměstnavatelů kvůli jednotnému hlášení
včera
Znechucený Trump znovu požaduje vyhazov moderátora Kimmela
včera
Američané po Merzově kritice stáhnou tisíce vojáků z Německa
Americké ministerstvo obrany hodlá stáhnout asi pět tisíc vojáků z Německa. Oznámilo to poté, co se americký prezident Donald Trump a německý kancléř Friedrich Merz slovně střetli kvůli válce s Íránem. Rozhodnutí přišlo den po Trumpově kritice Merze, upozornila britská stanice BBC.
Zdroj: Lucie Podzimková