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

Byl vyhlášen 13. ročník projektu L´Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě

Byl vyhlášen 13. ročník projektu...

Projekt společnosti L’Oréal a Světové organizace UNESCO podporuje mladé...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Jací jsou mezi zvířaty největší spáči?

Jací jsou mezi zvířaty největší...

Podle vědců je spánek pro zvířata důležitější než dostatek potravy....
VIDEO: TOP 5 triků, jak poznat lháře

VIDEO: TOP 5 triků, jak poznat...

Lhát se nemá. To ví snad každé malé dítě. Také se říká, že lež...
Proti opilectví ve středověkých Čechách bojuje i biskup Svatý Vojtěch

Proti opilectví ve středověkých...

„Opilče, nenaleju ti,“ brání se pražský krčmář roku 1039 slovním útokům...
Křišťálová Lebka zkázy: Co všechno dokáže?

Křišťálová Lebka zkázy: Co všechno...

Je fascinující. Vyrobená z jediného obrovského kusu křišťálu. Neznámo kým,...
Nová hranice: Dospělost začíná ve 30 letech!

Nová hranice: Dospělost začíná...

„Ty tvoje srandičky na internetu! Můžeš mi říct, kdy se konečně začneš chovat...
Nezdolný Christopher Reeve: Superman, kterého nezlomí ani ochrnutí!

Nezdolný Christopher Reeve:...

Po řadě neúspěšných pokusů, jak dostat Supermana důstojným způsobem...
Jsme „indoor“ generace. Tohle je náš návod na přežití

Jsme „indoor“ generace. Tohle je náš...

Statistiky uvádějí, že až 90 % času tráví současná generace „indoor“, tedy...
Pavoučí mléko je výživnější než to kravské

Pavoučí mléko je výživnější než...

Příroda nikdy nepřestane překvapovat a tato zpráva není výjimkou. Pavouci...
Spor o arcibiskupa: Rokycana strašil české krále

Spor o arcibiskupa: Rokycana...

Úžasem zcela oněměli. Jak ten kacíř dokáže mluvit?! S klidem by mohl...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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