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 59 minutami

před 1 hodinou

před 2 hodinami

Donald Trump

Vojáků stáhneme mnohem víc, vzkázal Trump do Německa

Nebude to jen pět tisíc vojáků, naznačil americký prezident Donald Trump ohledně plánů na stažení armádních příslušníků z Německa. Spojené státy americké mají u našich sousedů svou nejpočetnější evropskou posádku. 

před 3 hodinami

před 4 hodinami

před 5 hodinami

před 5 hodinami

před 6 hodinami

před 7 hodinami

před 8 hodinami

před 8 hodinami

před 9 hodinami

před 10 hodinami

včera

včera

Kometa Brno

Brněnskou Kometu bude opět trénovat majitel Zábranský. Klub představil posily

Tuzemská hokejová sezóna sotva skončila, v klubech se ale nezahálí a už se začínají připravovat na další sezónu. Platí to i pro brněnskou Kometu, která se stala dalším extraligovým klubem, který v těchto dnech oznamuje novinky nejen ve svém kádru, ale i v realizačním týmu. I tady totiž dochází ke změně na trenérských postech. Na trenérskou lavičku se totiž vrací po pěti letech klubový majitel Libor Zábranský, jemuž budou asistenty trenéři, kteří v uplynulé sezóně 2025/26 vedli Brno jako hlavní stratégové – Kamil Pokorný a Jiří Horáček. Coby další asistent se k nim ještě přidává Martin Erat.

včera

Aktualizováno včera

včera

Ministr práce a sociálních věcí Aleš Juchelka

Ministerstvo reaguje na obavy zaměstnavatelů kvůli jednotnému hlášení

Ministerstvo práce a sociálních věcí společně s ČSSZ vnímá obavy zaměstnavatelů ze sankcí spojených s opožděným nebo chybným odesláním Jednotného měsíčního hlášení zaměstnavatele. Cílem ministerstva není zaměstnavatele sankcionovat, ale zvládnout tuto zásadní změnu tak, aby v praxi skutečně fungovala.

včera

Donald Trump

Znechucený Trump znovu požaduje vyhazov moderátora Kimmela

Americký prezident Donald Trump po posledním pokusu o atentát zaútočil na moderátora jedné z populárních talk show Jimmyho Kimmela. Jeho zaměstnavatele vyzval, aby dotyčného vyhodil. Podle Trumpa se Kimmel dopustil výzvy k násilí vůči prezidentovi. 

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

Další zprávy