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

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...
Nobelova cena za chemii 2017

Nobelova cena za chemii 2017

Letošními  oceněnými v oboru chemie  jsou Jacques Dubochet ze švýcarské...
Otto Wichterle: Vynálezce, který byl okraden

Otto Wichterle: Vynálezce, který...

Vynálezy, které prorazí po celém světě, zpravidla přinášejí svým autorům slávu...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Red Bull jim nedal křídla: Nejkontroverznější žaloby u soudu

Red Bull jim nedal křídla:...

Lidé zkouší vydělávat peníze naprosto na všem, někdo dokonce i na zažalování...
Německý princ vládl Finsku dva měsíce

Německý princ vládl Finsku dva...

Nemá na vybranou. 15. března 1917 car Mikuláš II. podepisuje svoji...
Škola ve starověké Spartě: Státem živení školáci si přilepšují krádežemi

Škola ve starověké Spartě: Státem...

„Hlupáku, proč ses nechal chytit?“ křičí vychovatel na spartského kluka,...
Krypta civilizace: Časová schránka má být otevřena v roce 8113

Krypta civilizace: Časová schránka...

Všude kolem je rok 2018, pod budovou university v Georgii, za...
Lidská ZOO: Když se lidi chodili dívat na lidi

Lidská ZOO: Když se lidi chodili...

Říká se jim různě, třeba etnologická expozice, ale ve skutečnosti nejsou...
Nově objevená Super-Země leží jen šest světelných let od nás

Nově objevená Super-Země leží jen...

Kolem Barnardovy hvězdy – Slunci nejbližší osamocené stálice a jedné z...
Teorie o placaté zemi je stále populárnější, chystají se další konference

Teorie o placaté zemi je stále...

Teorie o placaté planetě nabírají v posledních letech na popularitě. A to...
Mord při volbě českého panovníka: Lichtenburkové zabili královského maršálka kvůli ironické poznámce

Mord při volbě českého panovníka:...

V sídle biskupa Jana IV. z Dražic na pražské Malé Straně je 24. července 1307...
VIDEO: Existují spolehlivé rady, jak se zbavit trémy?

VIDEO: Existují spolehlivé rady,...

Co děláte, když máte přednes před více lidmi a jste z něho...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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