Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Technika Zajímavosti 16.12.2025
I v budoucnosti budou města vyžadovat velké množství elektrické energie pro své fungování, a to ideálně z obnovitelných zdrojů. Tuto energii je však třeba někde ukládat. Ve městech budoucnosti by se takovým úložištěm mohl stát speciálně upravený beton, ze kterého se staví domy či chodníky. Jak se vyrábí? Využívání obnovitelných zdrojů energie s sebou nese […]
Historie Zajímavosti 16.12.2025
Stovky keltských zlatých a stříbrných mincí, šperků i figurku koníka se podařilo archeologům objevit v utajované lokalitě na severním Plzeňsku. Tyto cenné předměty byly náhodně roztroušené v oblasti, kde se existence jakéhokoliv keltského centra nepředpokládala. Přesné místo nálezu odborníci tají, aby ho ochránili před zloději a hledači pokladů. Keltové jsou nejstarším historicky doloženým národem na […]
Příroda Zajímavosti 15.12.2025
Pavouci jsou zpravidla vnímáni jako samotáři – každý má vlastní pavučinu či hnízdo a pohybuje se na svém písečku. Osminozí predátoři skutečně nejsou stavění na nějaké „kamarádíčkování“. Ovšem někteří umějí i efektivně spolupracovat. Kupříkladu takové snovačky pospolité tvoří velké kolonie s několikametrovými pavučinami. Osud kořisti, která v takové síti uvízne, je okamžitě zpečetěn. Snovačky naladěné […]
Zajímavosti 13.12.2025
Astronomové zaznamenali u takzvané bludné planety nebývalý růstový záchvat. Těleso, které osaměle putuje vesmírem, protože zřejmě bylo kdysi dávno gravitačními silami vyhozeno ze své domovské soustavy, je dosud největším otesánkem svého druhu, který kdy pozemské teleskopy zachytily. Na rozdíl od planet ve Sluneční soustavě bludné planety neobíhají kolem hvězd, ale toulají se vesmírem samy, protože […]
Historie Zajímavosti 12.12.2025
Je známo, že lidé využívali přírodní oheň, vzniklý například v lese po úderu blesku do stromu, před více než milionem let, ale až dosud nejstarší důkaz úmyslného zakládání ohně lidmi pocházel z doby před 50 000 lety. Nyní vědci objevili v anglickém hliněném dole jasné důkazy toho, že jej zde předchůdci člověka zvládli úmyslně rozdělat […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz