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

Kdy budou esporty oblíbenější než fotbal?

Kdy budou esporty oblíbenější...

Esporty si získávají na čím dál větší oblibě zejména mezi mladou generací. Ti už...
Hlemýžď citlivý na počasí dostal jméno po Gretě Thunberg

Hlemýžď citlivý na počasí dostal...

Nedávno zahájená odborná expedice do brunejského Ulu Temburong National Park...
Sedm prognóz, které se nevyplnily aneb omyly vědy a techniky

Sedm prognóz, které se nevyplnily...

Předpovídat budoucnost je vždy balancováním na hraně ostří žiletky....
Přijďte si prohlédnout pergoly (nejen) PLACEO na Stavební veletrh v Brně 2020

Přijďte si prohlédnout pergoly...

Chystáte se v letošním roce stavět, nebo rekonstruovat? V tom případě by...
Nasazení inzulinu u diabetiků je možné oddálit, říká profesor Haluzík z IKEM

Nasazení inzulinu u diabetiků je...

Zatímco dříve se pro diabetes 2. typu často používalo také pojmenování...
Mistrem světa s ručníkem za 390 korun a příběhem o pokoře

Mistrem světa s ručníkem za 390...

V novém čísle 3/2020 21. STOLETÍ si můžete přečíst článek o Horké alchymii...
Závislost na kokainu: Pomůže genová terapie?

Závislost na kokainu: Pomůže...

Protože lidí závislých na kokainu přibývá, dělají vědci vše...
V Brně tisknou nábytek z odpadu

V Brně tisknou nábytek z odpadu

Pro vyřazené termoplasty našli v moravské metropoli nové využití. Výzkumníci...
Bude nové muzeum v Praze na Těšnově?

Bude nové muzeum v Praze na...

Dlouhodobě Muzeu hlavního města Prahy chybí prostory, kam by umístilo svou...
Nový výzkum na poli počítačových tomografů i magnetických rezonancí

Nový výzkum na poli počítačových...

Jak lépe chránit lidi a další živé organismy či citlivé přístroje před účinky...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Freddie Mercury: Jak kluk ze Zanzibaru dobyl svět!

Freddie Mercury: Jak kluk ze...

Freddue Mercury, rodným jménem Farrokh Bulsara, byl britský...
Nejstarší zakládací listina: Královská privilegia získalo české město vyrostlé na zelené louce

Nejstarší zakládací listina: Královská...

Moravský markrabě Vladislav Jindřich zve roku 1213 na severomoravské území německé kolonisty....
2 x neobvyklá medicína: Guajakové dřevo na syfilis a střelný prach na bolest zubů

2 x neobvyklá medicína: Guajakové...

Když francouzský král Karel VIII. (1470–1498) podniká roku 1494 roku tažení do italské...
Zakázané filmy, které neměl nikdo vidět

Zakázané filmy, které neměl nikdo...

Asi se všichni shodneme, že existuje spousta extrémních, nechutných...
Mahátma Gándhí: Zastánce celibátu spával s nahými ženami

Mahátma Gándhí: Zastánce celibátu...

„Naši čistotu musíme prověřit tou nejtěžší zkouškou, abychom věděli, zdali...
Michael Jackson: Výchova otce mu ovlivnila celý život

Michael Jackson: Výchova otce mu...

Americký popový zpěvák, skladatel, choreograf,...
Špionka Josephine Bakerová svou krásou rozvázala jazyk i nacistům!

Špionka Josephine Bakerová svou...

V sále se ztlumí světla a přítomní pozvednou zraky k pódiu. V tom se...
Margaret Keaneová: Proč nadaná malířka celé roky kryje lži svého manžela?

Margaret Keaneová: Proč nadaná...

V šedesátých letech se její nezaměnitelné obrazy se sentimentálním...
Když duha teče: Kde je nejbarevnější voda světa?

Když duha teče: Kde je...

Kdybychom chtěli namalovat obrázek pastelkami, na vodu patrně vezmeme modrou....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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