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.

Voda v přírodních koupalištích je většinou vhodná ke koupání, platí ale i zákazy

Kvalita vody ve většině českých přírodních koupališť v Česku, která kontrolují hygienici, je nadále dobrá a lidé se v nich mohou koupat. Stále ale platí také několik zákazů, například na Vysočině v rybníku Kachlička na Havlíčkobrodsku, v Plzni v jezírku Škodaland nebo v jihočeském kraji v nádrži Orlík u Podolska na Písecku. Zavřené zatím zůstává i přírodní koupaliště v Tanvaldu na Jablonecku, město už ho ale vyčistilo a znovu se napouští. Dnes hygienici v Karlovarském kraji vyhlásili zákaz koupání ve vodní nádrži Skalka.

Více souvisejících

Voda akademie věd Vědci nanotechnologie

Aktuálně se děje

včera

Film Rivalové

RECENZE: Rivalové rozehrávají drama milostného trojúhelníku na tenisovém kurtu

Česká kina pohostí rozhodující tenisový zápas, který v závěru není ani tak důležitý ze sportovního hlediska, jako z toho osobního. Stojí proti sobě dva muži, jejichž mladistvé přátelství skrečovala společná láska k jedné ženě. Rivalové v melodramatických konturách konstruují milostný trojúhelník, jehož exekuce je jedna z těch nejlepších za poslední dobu. 

včera

Harvey Weinstein

Odvolací soud zrušil odsuzující verdikt nad Weinsteinem

Nejvyšší soud amerického státu New York ve čtvrtek zrušil rozsudek nad hollywoodským producentem Harveym Weinsteinem z roku 2020, ve kterém byl uznán vinným ze sexuálních trestných činů. Nařídil zároveň nový proces v případě.

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

včera

Policie ČR, ilustrační fotografie.

Inspekce obvinila policisty, kteří před pražským barem napadli několik lidí

Generální inspekce bezpečnostních sborů (GIBS) ve středu obvinila dvojici příslušníků policie, kteří v únoru v opilosti napadli několik osob před barem na pražském Smíchově. Policie v dubnu zprostila muže zapojeného do incidentu výkonu služby, už dříve označila jeho jednání za neakceptovatelné a neomluvitelné.

včera

včera

včera

včera

včera

Mrtvá těla se svázanýma rukama? Bují podezření na válečné zločiny Izraele v Pásmu Gazy

Úřad vysokého komisaře OSN pro lidská práva (OHCHR) vyzval v úterý k mezinárodnímu vyšetření zpráv o masových hrobech v nemocnicích v Pásmu Gazy, které byly zničeny při obléhání izraelské armády. Podle OHCHR mohlo totiž dojít k páchání válečných zločinů.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy