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
Arktida, polární oblast kolem severního pólu, evokuje mořský led, plovoucí kry, tmu a zimu. Typickým endemitem oblasti je lední medvěd. I dnes zde ale hnízdí více než 200 druhů ptáků, kteří jsou důležití pro zdejší ekosystém. Nejnovější nálezy fosilií ukazují, že nejinak tomu bylo i v éře dinosaurů. Tito nebezpeční obři sdíleli své zdejší teritorium […]
Zbavit se štěnic, pokud se nastěhují do vašeho domova, není úplně snadné. Vyskytují se přitom po celém světě, obzvláště ve velkých městech. Čistota vaší domácnosti s invazí štěnic nesouvisí, přinést si je můžete z dovolené v luxusním resortu, stejně jako z městské hromadné dopravy. Vědci nyní odhalili, že před vyhynutím tyto odporné parazity zachránilo budování […]
Troufalé cíle si žádají troufalá řešení, a k takovým bezpochyby projekt budoucího urychlovače částic FCC patří. Odhalení záhad temné hmoty a energie? Hledání nových částic či výroba milionů nepolapitelných Higgsových bosonů? Takové úkoly z říše fantazie se už možná brzy přesunou do reality – anebo také navždy zůstanou na papíře. Velký hadronový urychlovač (LHC), největší a nejvýkonnější […]
Mezi savci těžko najdeme tvora s dominantnějším mozkem. Ten delfíní může vážit až 1,7 kg, což je víc než u člověka. Tito inteligentní živočichové spolu komunikují cvakáním a hvízdáním a dokážou rozeznat svá vlastní „jména“. Díky pokroku v umělé inteligenci možná budeme moci jejich řeč brzy přeložit do lidské a naopak. Jsme jen krůček od mluvení se […]
Zubovina, označovaná často také jako dentin, je žlutobílá hmota podobající se kosti, která tvoří většinu lidského zubu. Nedávný objev, který američtí vědci učinili tak trochu náhodou, odhalil, že zřejmě vznikla ze smyslové tkáně prvohorních živočichů, kterým pomáhala vnímat okolí. Většina obratlovců disponuje v ústní dutině tvrdými útvary neboli zuby, které jim slouží především k uchopování, […]
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