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

před 51 minutami

před 1 hodinou

Mléko

WHO objevila virus ptačí chřipky v mléce infikovaných zvířat

Ve velmi vysokých koncentracích byl virový kmen A ptačí chřipky H5N1 detekován v syrovém mléce infikovaných zvířat, informovala ve svém pátečním prohlášení Světová zdravotnická organizace (WHO). Zatím není známo, jak dlouho může virus v mléce přežít, uvedla agentura AFP s odkazem na WHO.

před 2 hodinami

před 2 hodinami

před 2 hodinami

Summit NATO ve Vilniusu 2023 (11.–12. července 2023).

Státy NATO Ukrajině dodají více prostředků protivzdušné obrany

Členské státy Severoatlantické aliance se v pátek dohodly, že Ukrajině dodají více prostředků protivzdušné obrany. Po online konferenci ministrů obrany zemí NATO s ukrajinským prezidentem Volodymyrem Zelenským v rámci zasedání Rady NATO - Ukrajina to oznámil generální tajemník Aliance Jens Stoltenberg.

před 3 hodinami

před 4 hodinami

Anthony Blinken

USA údajně dostaly informaci o útoku na Írán na poslední chvíli

Spojené státy v pátek na zasedání ministrů zahraničí seskupení G7 informovaly, že od Izraele dostaly "na poslední chvíli" informace o dronovém útoku v Íránu. Oznámil to v pátek italský ministr zahraničí Antonio Tajani. Šéf americké diplomacie Antony Blinken se k tomu odmítl vyjádřit.

před 4 hodinami

Volební štáb hnutí ANO

Hnutí ANO zrušilo účast na jednání o reformě důchodů. Další rozhovory nemají smysl, reagoval Pavel

Opoziční hnutí ANO se rozhodlo zrušit svou účast na pondělním jednání o reformě důchodového systému na Pražském hradě. Důvodem bylo opakované prohlášení nejvyšších představitelů vlády, že reformu prosadí bez ohledu na stanovisko opozice. Prezident Petr Pavel vyjádřil zklamání nad postojem ANO a uvedl, že další rozhovory v současném formátu jsou bezpředmětné.

před 5 hodinami

Lidé volí ve volbách.

Češi budou mít z čeho vybírat. Do eurovoleb míří 30 stran a hnutí

Všech 30 registrovaných uskupení bylo připuštěno k účasti v nadcházejících volbách do Evropského parlamentu v České republice. Ministerstvo neodmítlo žádnou z přihlášených kandidátních listin, s výjimkou jedné, která byla podána po uplynutí stanovené lhůty. Volby se budou konat 7. a 8. června.

před 5 hodinami

před 5 hodinami

Bývalý americký prezident Donald Trump a jeho gesto na chodbě před soudní síní u Manhattanského trestního soudu v New Yorku (18. dubna 2024).

Soud s Trumpem: Tucet porotců rozhodne. Kdo jsou ti lidé?

V soudním procesu s Donaldem Trumpem byla celá porota zkompletována, ale její výběr předcházely jisté obtíže. Dva z předchozích porotců byli nahrazeni. Jedna osoba byla omluvena, protože prozradila, že její osobní údaje byly zveřejněny. Druhý byl propuštěn kvůli obavám, že nebyl upřímný ve vyplněném dotazníku. Výsledkem je, že v porotě zasedne sedm mužů a pět žen. Případ sleduje zpravodajská služba PBS News.

před 6 hodinami

před 6 hodinami

před 6 hodinami

Petr Pavel

Pavla zklamalo Babišovo ANO. O změnách v důchodech už nechce jednat

Nejsilnější opoziční hnutí ANO se nehodlá zúčastnit dalšího jednání o důchodových změnách, které pořádá prezident Petr Pavel. V pátek o tom informovala Kancelář prezidenta republiky v tiskové zprávě. Hnutí expremiéra Andreje Babiše považuje jednání za bezpředmětné. 

před 7 hodinami

před 7 hodinami

před 8 hodinami

před 8 hodinami

před 9 hodinami

před 9 hodinami

Ukrajina zatápí Rusům. Oblasti ruší oslavy Dne vítězství

Nejméně pět ruských regionů se rozhodlo zrušit vojenské přehlídky k oslavě Dne vítězství, kterým si Rusko připomíná sovětské vítězství nad nacistickým Německem dne 9. května. Tato opatření jsou reakcí na hrozbu útoků z Ukrajiny, s níž Rusko vede více než dva roky válečný konflikt, informoval server The Moscow Times.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy