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
Nejde o nic výjimečného – na poli ortopedie jsou výměny kloubů za vhodnou náhradu poměrně běžnou záležitostí. Ovšem s těmito zákroky je spojeno nebezpečí zánětů, které pacientům přináší řadu komplikací například v podobě bolestí či otoků. Vést přitom mohou dokonce až k sepsi nebo amputaci. Klíčem v boji proti této hrozbě je její včasné odhalení, […]
Čínští vědci tvrdí, že tradiční screening děložního čípku, prováděný gynekologem, by do budoucna mohl nahradit jednoduchý test. Ten spočívá v umístění proužku pro zachycení krevního vzorku do běžné vložky, používané ženami během menstruace. Díky tomu by u žen byl zachycen výskyt HPV, který způsobuje většinu případů rakoviny děložního čípku. V současné době většina žen podstupuje […]
Statiny jsou léky používané v posledních třech desetiletích stovkami milionů lidí na celém světě k prevenci infarktů, mrtvic a úmrtí v důsledku kardiovaskulárních onemocnění. Další miliony lidí odradily od jejich užívání desítky možných vedlejších účinků těchto léků, uvedených v příbalových letácích. Nejnovější studie tvrdí, že statinů není třeba se bát! „Téměř všechny vedlejší účinky uvedené […]
Zajímavosti 6.2.2026
Drobná černá semínka znali už Aztékové, ale svět si získala až v posledních desetiletích, kdy se zařadila po bok borůvek, quinoy, avokáda, matchy či kurkumy mezi superpotraviny. To jsou potraviny s mimořádně vysokým obsahem antioxidantů, vlákniny, kvalitních tuků a dalších výživných složek, které jsou nezbytné pro lidské zdraví. Je načase jim dát šanci! I přes […]
Leguáni zelení (Iguana iguana) jsou poměrně velcí plazi, kteří jsou na Floridě invazivním druhem. Nepřizpůsobili se proto dostatečně zdejšímu klimatu. Když přejde zemí studená fronta, mají tito studenokrevní živočichové problém s termoregulací. Chlad je může uvést do stavu strnulosti, kdy se neudrží na stromech či plotech a padají k zemi. Tito ještěři dosahují délky jednoho […]
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