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
Čím více je lidí na planetě, kteří se navíc dožívají stále vyššího věku, tím větší je i poptávka po náhradách nemocných orgánů. Bohužel orgánů od dárců není dostatek. Vědci proto hledají jiné cesty. Vedle experimentů s xenotransplantacemi orgánů od zvířat se zaměřují na tisk orgánů na 3D tiskárnách. Blížíme se k vytištění funkčních orgánů, nebo […]
Když se mluví o síle a vytrvalosti, lidem na mysli jako první často vyvstane schopnost uzvednout těžší činku či vyběhnutí schodů bez zadýchání. Nejnovější výzkum však naznačuje, že k ničemu z toho nedojde, pokud se jako první nezmění mozek. U myší, které běhaly „na páse“, byla pozorována vyšší aktivita buněk v hypotalamu. Když jim byly […]
Většina lidí si dobře uvědomuje, že by měla konzumovat více vlákniny ve stravě. Nyní přišli vědci s tvrzením, že konzumace vlákniny v ranních hodinách může tělu přinést extra benefity. Co si dopřát k snídani, aby to tělo nakoplo do celého dne? Vláknina podporuje zdraví trávicího systému a reguluje hladinu cholesterolu i cukru v krvi, čímž […]
Nejnovější výzkum naznačuje, že moderní způsob života narušuje schopnost těla skutečně odpočívat, takže ani osmihodinový noční spánek nemůže zaručit, že se člověk ráno vzbudí zregenerovaný. A hlavním viníkem kupodivu není modré světlo z obrazovek! Večer zpravidla povinnosti ustanou a oznámení ztichnou. Člověk se uloží do postele, ale spánek nepřichází, protože jeho mysl neumí vypnout. Pokud […]
Zajímavosti 13.4.2026
Nástroje AI se staly velmi užívanými studenty českých středních škol. Do jaké míry? To v rámci svého výzkumu zjišťoval tým v čele s Tomášem Lintnerem z Ústavu pedagogických věd Filozofické fakulty Masarykovy univerzity (MU). A odhalil přitom poměrně alarmující skutečnosti. Na studii se podíleli rovněž odborníci a odbornice z Fakulty sociálních studií MU, Středoevropského technologického […]
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