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

Přinese nová metoda lék na rakovinu?

Přinese nová metoda lék na...

Licenční smlouvu na využití zcela nové metody separace prvků vzácných zemin...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Video: TOP 5 nejdražších věcí z výkalů

Video: TOP 5 nejdražších věcí z...

Pokud zavítáte někdy do Thajska, můžete si pořídit Poo poo paper. To...
VIDEO: Zásobárna jedu jménem mravenci

VIDEO: Zásobárna jedu jménem...

Mravenci jsou jedním z nejrozšířenějších druhů po celé planetě. Žijí...
Fingovaná úmrtí slavných osobností: Kdo ve skutečnosti nezemřel?

Fingovaná úmrtí slavných...

Zemřeli doopravdy, nebo jenom zmizeli? Proč mají na náhrobku chybu? Proč...
Za kolik jsou dívky schopny prodat své panenství?

Za kolik jsou dívky schopny prodat...

Dnes si představíme poměrně kuriózní příběhy dívek, které na internetu...
Saladin svými výboji podkopal trh s otroky

Saladin svými výboji podkopal...

Když sultán Saladin zemřel, jeho věrní údajně otevřeli jeho soukromou pokladnici, aby...
Video: vtipné momentky z NHL

Video: vtipné momentky z NHL

Ne vždy se daří tak, jak má a ne vždy je vše podle...
Které světově proslulé firmy dneška kolaborovaly s nacisty?

Které světově proslulé firmy...

Když se řekne Coca-Cola, Hugo Boss či IBM, každý si představí prosperující...
Dosáhl rekordman úspěchu díky podvodu?

Dosáhl rekordman úspěchu díky...

„Jestli se někdo pokusí zabít mého muže, vlastnoručně ho podřežu,“...
Co má na svědomí ženský orgasmus aneb evoluce ví, co dělá

Co má na svědomí ženský orgasmus...

Ženský orgasmus mate vědce po celá staletí. Zatímco u toho mužského je...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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