Jak se staví nejmenší ledový krystal

Může to znít jako jako dětský dotaz, ale skrývá se za ním vážná vědecká otázka: kolik molekul vody stačí k tomu, aby se vytvořil nejmenší možný ledový krystal? Nad tímto dotazem společně bádali vědci z pražské VŠCHT a vědeckých institucích v Německém Göttingenu.  Zjistili, že ledový nanokrystal musí mít alespoň 275 molekul vody. To je překvapivý výsledek, doposud se předpokládalo, že ke krystalizaci ledu bude potřeba více než tisíce molekul vody.

Jedna či dvě molekuly vody se nechovají ani jako kapalina ani jako krystal, běžná dešťová kapka vody obsahuje více než 1020 molekul. Práce česko-německého týmu ukazuje, že i hodně malé shluky molekul se již chovají jako látky známé ze světa našich rozměrů. Vědci však nestudovali krystalizaci kapalné vody, ale zaměřili se na kondenzaci amorfní a krystalické vody přímo z plynné fáze.

Nejdříve vytvořili nanokrystalky všech různých velikostí, na něž se usadil atom sodíku. Z toho lze snadno odtrhnout elektron, čímž vzniknou nabité částice. S nabitými částicemi už molekulární fyzikové umí dobře pracovat. Pomocí elektrického pole je možné s nabitou částicí libovolně manipulovat a také snadno zjistit její hmotnost. Díky sodíku je tak možno rozlišit velikost částic. Sodík navíc funguje jako nano-teploměr: elektron se z něj vyrazí tím snadněji, čím je částice teplejší. Nanočástice vody je možné zahřát laserem v infračervené oblasti (tak jako se běžně zahříváme infračervenými paprsky sálajícími z horkých kamen). Ledový krystal je přitom zahříván jinými vlnovými délkami než amorfní voda. Experiment je tak tvořen tryskou vytvářející vodní nanočástice, komůrkou pro zachycení sodíkových atomů, infračerveným laserem ohřívajícím nanočástice, ultrafialovým laserem, vyrážejícím elektrony a elektronovým a hmotnostním detektorem.

„Takovéto děje hrají velkou roli v horních vrstvách atmosféry a v celém planetárním systému”, vysvětluje prof. Buck. Výzkum tvorby vodních nanočástic tak může pomoci při modelování atmosféry a ve výzkumu klimatu. Na krystalcích a kapičkách vody se odehrávají důležité chemické reakce. Například ozónová díra nad Antarktidou vzniká díky tzv. polárním stratosférickým oblakům tvořeným krystalky vody spolu s kyselinami dusičnou a sírovou. Na těchto krystalcích vznikají z neškodného chlorovodíku chlorové atomy, které rozkládají ozón. Odhalení tohoto mechanismu vedlo k udělení Nobelovy ceny za chemii již v roce 1995.  „O vzniku a struktuře malých vodních částic v atmosféře toho víme strašlivě málo.  Experimenty v laboratoři a molekulární simulace jsou asi nejschůdnější cestou, jak se o těchto věcech něco dozvědět,” podotýká Petr Slavíček.

– TZ VŠCHT –

Rubriky:  Chemie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Vědci vyvinuli netoxický zpomalovač hoření

Vědci vyvinuli netoxický...

O užitečnosti zpomalovačů hoření se asi není třeba dlouze rozepisovat. Své by o tom...
V londýnské Temži plavou zdrogované ryby. Voda je plná kokainu…

V londýnské Temži plavou...

Vědci z univerzity King’s College v Londýně nedávno zjistili, že kokain v...
Americká studie: Některé kosmetické přípravky způsobují u dívek předčasný nástup puberty

Americká studie: Některé kosmetické...

Tvrzení, že dívčí obliba v užívání drogistických a kosmetických přípravků vede kolikrát k...
Třetí letošní Nobelova cena má své držitele

Třetí letošní Nobelova cena má...

Jména laureátů Nobelovy ceny za fyziologii a lékařství a za fyziku...
Tajemství, pokusy, objasněné záhady? Pražská Noc vědců bude plná překvapení.

Tajemství, pokusy, objasněné záhady?...

Už od roku 2005 se z podnětu Evropské komise koná Noc vědců. Letos se uskuteční...
Technologie budou už zítra hýbat Kulaťákem

Technologie budou už zítra hýbat...

Více než 70 vystavovatelů se představí na šestém ročníku Festivalu vědy, který...
Do lavic i o prázdninách?

Do lavic i o prázdninách?

Biotechnologická společnost Contipro letos pořádá již 7. ročník letní školy...
Když vědci sledují život v buňkách

Když vědci sledují život v buňkách

Vědci ze specializovaného metabolomického pracoviště Biologického centra AV ČR v...
Český chemik Balling je otcem stupňovitosti piva

Český chemik Balling je otcem...

Desítku, nebo dvanáctku? To, že pivo může mít různou stupňovitost, ví...
Postupné objevování kouzel chemických prvků aneb kdy nastal zlatý věk chemie?

Postupné objevování kouzel...

Některé prvky lidstvo zná už od dávných dob, takže určení data...

Nenechte si ujít další zajímavé články

8 nejtěžších předmětů, které kdy lidstvo přesunulo

8 nejtěžších předmětů, které kdy...

Lidstvo přesouvalo v průběhu věků opravdu velké a těžké předměty. Stále se...
To musíte vědět! Které metropole přežijí vodní apokalypsu?

To musíte vědět! Které metropole...

Hrozivé hurikány, devastující bouře a ničivé záplavy sužují stále více pobřežních...
Starověké zákony: Ženu žijící s více muži čeká ukamenování!

Starověké zákony: Ženu žijící s více...

Mladá žena se snaží si lokty chránit obličej. Daří se jí to jenom...
Aktuálně: Vztek Rusů nad nedostavěným kosmodromem

Aktuálně: Vztek Rusů nad...

Ruský předseda vlády Dmitrij Medveděv nešetřil kritikou vůči agentuře Roskosmos...
VIDEO: Vtipné pády na lanovce

VIDEO: Vtipné pády na lanovce

Pokud nejste nadaní pro zimní sporty a pro jízdu na...
Jak nejlépe vnímat krásu? Podle nových poznatků “osamoceně”!

Jak nejlépe vnímat krásu? Podle...

Proč visí Mona Lisa v Louvru o samotě? Holá zeď, která obrazu dělá společnost, se...
Tajuplný Teotihuacán: Místo, kde se podle Aztéků člověk stane bohem

Tajuplný Teotihuacán: Místo, kde se...

Teotihuacán byl ve své době nejvýznamnějším náboženským centrem Střední...
Dosahoval Václav Antonín Kounic diplomatické úspěchy díky pletkám se ženami?

Dosahoval Václav Antonín Kounic...

Císařovna Marie Terezie roztrhne dopis s datem 9. září 1946. „Trpím horečkami....
Co skrývá vnitřek naší planety?

Co skrývá vnitřek naší planety?

Lidstvo už nahlédlo do hlubokého vesmíru, ale zároveň mu zůstává skryta...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.