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

Zdražení vody či tepla v Moravskoslezském kraji bude větší než obvykle

Pijete dva litry vody denně? Jde o plýtvání, tvrdí studie
Voda , akademie věd , Vědci , nanotechnologie
Aktuálně se děje
před 1 hodinou

Spojenci Kyjevu přislíbili celkem 321 tanků, řekl ukrajinský velvyslanec
Aktualizováno před 1 hodinou

Útok v Jeruzalémě: Sedm mrtvých po střelbě, útočník je mrtev
před 2 hodinami

Volební místnosti: První den prezidentského finále skončil, provázel ho zvýšený zájem voličů
včera

Pence přebírá plnou odpovědnost za tajné dokumenty, jež se u něj našly
Aktualizováno včera

Sledovali jsme ONLINE: Češi začali rozhodovat o prezidentovi. Pavel i Babiš odvolili už v pátek
Aktualizováno včera

Vláda od dubna upravuje podporu ukrajinských uprchlíků
včera

Jourová se v Estonsku zasazovala za Rádio Svobodné Rusko
Aktualizováno včera

Morawiecki potvrdil ochotu Polska dát Ukrajině až 60 modernizovaných tanků
včera

Ukrajina si kvůli Orbánovi předvolá maďarského velvyslance
včera

OBRAZEM: "Generál je náš!" Pavel odvolil mezi svými v Černoučku
včera

Na Donbasu je podle Zelenského napjatá situace
včera

Výsledky voleb: Kde a jak sledovat zítřejší sčítání hlasů?
Aktualizováno včera

Rakušan očekává od prezidentských voleb bitvu do posledního hlasu
včera

Důležitý bude nejen vítěz voleb, ale i náskok, s jakým vyhraje, míní Vystrčil
včera

Bartoš take kritizuje Babiše, ve strašení podle něj příliš daleko
včera

WHO registrovala v minulém týdnu téměř 40 tisíc úmrtí souvisejících s covidem
včera

Putin útočil na Kyjev i při připomínce sovětského podílu na ukončení holokaustu
včera

Klaus cítil rozpaky, přesto volil. Prezident má podle něj k funkci přistupovat s respektem
včera

Fischer po prvním kole podpořil Pavla, v druhém ho volil. Počítá se každý hlas, zdůraznil
včera
Jurečka prohlásil, že Babišova prezidentská kampaň byla za hranou
Prezidentská kampaň za poslední dva týdny byla podle vicepremiéra a ministra práce Mariana Jurečky (KDU-ČSL) již za hranou. Poukázal přitom na silná vyjádření, která v kampani využil předseda hnutí ANO Andrej Babiš a jeho tým. Jurečka to dnes ČTK řekl v Rokytnici na Přerovsku, kde s manželkou odevzdal hlas v prezidentských volbách. Uvedl, že volil Petra Pavla s tím, že je to pro něj kandidát, který bude důstojně vykonávat úřad prezidenta České republiky.
Zdroj: ČTK