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
Krvácení dásní – to je jeden z typických příznaků paradontózy, odborně parodontitidy Ta jen v České republice trápí celou řadu lidí. Jeden ze způsobů, jak proti ní bojovat, vyvinuli s pomocí dalších expertů vědci z Technické univerzity v Liberci. Společně vytvořili zcela unikátní dentální nit. „Nejčastěji se zánětlivá onemocnění zubů začnou projevovat mezi 35 a […]
Vědci zjistili, že hladiny šesti specifických molekul RNA v krvi mohou sloužit jako biomarkery stárnutí a předpovídat pravděpodobnost krátkodobého přežití lépe, než tradiční zdravotní ukazatele, jako je věk, hladina cholesterolu v krvi či další… Výzkumníci z Duke University odebrali vzorky krve 1200 dobrovolníkům ve věku 71 let a starším v rámci dlouhodobé studie zabývající se […]
Jaci obývají bezlesé vrchoviny, náhorní plošiny a hory Nepálu, Bhútánu a Tiberu, žijí v nadmořských výškách mezi 3200 až 5400 metrů. Pro život v těchto vysokých nadmořských výškách disponují genetickou mutací, která by mohla naznačovat nové způsoby léčby mozkových onemocnění lidí, jako je roztroušená skleróza. Jaci divocí jsou mohutná zvířata dorůstající výšky v kohoutku až […]
Starší muž kráčí po chodníku. Není už nejrychlejší a chůze ho vyčerpává, pořád se ale dostane, kam potřebuje. Náhle se před ním objeví překážka. Škobrtne a vzápětí se hroutí k zemi. Riziko takových pádů by přitom mohl omezit, kdyby trénoval stání na jedné noze. Postavit se na jednu nohu a udržet na ní rovnováhu může […]
Podle nejnovější analýzy, publikované ve vědeckém časopise PeerJ, nedosahoval Tyrannosaurus rex své plné velikosti ve věku 25 let, jak se všeobecně tradovalo, ale až ve věku 40 let. To úplně mění obraz tohoto tvora i jeho role v ekosystému… T. rex byl jedním z největších masožravých dinosaurů a zároveň jedním z největších suchozemských predátorů všech […]
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