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

Podzim se blíží! Jak ochránit svůj zrak?

Podzim se blíží! Jak ochránit...

Podzimní počasí, podobně jako to jarní, bývá ideální na sport a výlety do přírody....
Se smrtelnou nemocí bojují tisíce lidí

Se smrtelnou nemocí bojují tisíce...

Jako chůze po zmrzlém sněhu nebo rozepínání suchého zipu – tak zní při...
Srdeční infarkt? Čas je rozhodující!

Srdeční infarkt? Čas je...

Bolest na hrudi, žaludeční nevolnost, pocit nedostatku vzduchu či slabost. To jsou ty...
Přijďte v rámci Měsíce zdravé krve porozumět hodnotě životodárné tekutiny

Přijďte v rámci Měsíce zdravé krve...

Kolik se toho ví o krvi? Z laického pohledu je vnímána pouze jako červená...
Jak chytré telefony mění lidské mozky…

Jak chytré telefony mění lidské...

Tlačítkové telefony sice ještě nepatří na smetiště dějin, avšak jejich...
Gel napomůže zubní sklovině k obnovení

Gel napomůže zubní sklovině k...

Podle čínských vědců se blíží konec zubních výplní. Týmu výzkumníků se...
Homosexuální gen? Neexistuje, tvrdí vědci

Homosexuální gen? Neexistuje,...

Možná už jste někdy zaslechli pojem „homosexuální gen“,...
Jmenuje se Eliška

Jmenuje se Eliška

O případu narození dítěte matce s mozkovou smrtí jsme již informovali. Začátkem...
Spalničky jsou stále aktuální téma

Spalničky jsou stále aktuální téma

České republice byl Světovou zdravotnickou organizací (WHO) zrušen status...
Vysoké podpatky škodí zdraví

Vysoké podpatky škodí zdraví

Výzkumníci z Všeobecné fakultní nemocnice v Praze se svými kolegy z 1....

Nenechte si ujít další zajímavé články

Podvod jménem automat na šachy: Všechno řídil člověk!

Podvod jménem automat na šachy:...

Pověst francouzského iluzionisty Françoise Pelletiera se v roce 1770 šíří po Evropě a...
Povstání s trpkou příchutí: Se vzpurnými Maďary zatočí Koněv

Povstání s trpkou příchutí: Se...

Některé boje za lidskou svobodu netřímají v rukou vojáci, ale obyčejní lidé,...
Temný středověk nebyl tak temný jak ho známe

Temný středověk nebyl tak temný...

Říše římská se hroutí a evropská civilizace se po ekonomickém a...
Hong Kong: Jak výběžek svobody Britové předají Číně

Hong Kong: Jak výběžek svobody...

Je to ekonomické centrum obchodu, místo, kde se střetává nepřeberné...
Herodes Veliký: Biblický vrah neviňátek, nebo „jen“ psychicky nemocná zrůda?

Herodes Veliký: Biblický vrah...

Zabiják kojenců v Betlémě, nebo krvavý, psychicky vyšinutý vládce, který...
Nepravé Hankovy rukopisy: Definitivní tečku za diskusí udělala až kriminalistická analýza

Nepravé Hankovy rukopisy: Definitivní...

25. a 26. srpna 1859 proti sobě stojí v pražské soudní síni dva muži....
Pád dynastie Braganza: Královna kyticí monarchii nezachránila

Pád dynastie Braganza: Královna...

Vedl jsem dlouhý & uspokojivý rozhovor s milým Nickym a je pořád stejný jako...
Utajený projekt: Sestrojili nacisté v Praze létající talíř?

Utajený projekt: Sestrojili nacisté v...

Hitler si ke konci války uvědomuje, že od jisté porážky ho může...
Ozersk: Neexistující život pod dávkou radiace

Ozersk: Neexistující život pod...

Mohlo by to být obyčejné sovětské město. Ale není. Hranice v něm je...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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