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
Historie Zajímavosti 23.12.2025
V roce 2017 byla veřejně odhalena nejkomplexnější kostra australopiteka, jaká kdy byla nalezena. Její označení Little Foot neboli „Malá noha“ plyne z velikosti kostí chodidel. Profesor Ronald Clarke, který kostru vykopal, se domníval, že náležela druhu Australopithecus prometheus. Australský tým vědců nyní přišel s tvrzením, že se mýlil! Fosilie Little Foot byly objeveny v roce […]
Příroda Zajímavosti 23.12.2025
Vědci zjistili, že lední medvědi žijící v jižním Grónsku se geneticky liší od svých druhů ze severu ostrova, což naznačuje, že se mohli přizpůsobit teplejším podmínkám, které v místě vládnou. Mohlo by to lední medvědům pomoci přežít ve stále teplejším světě? Vědci z University of East Anglia ve studii, která je považována za první statisticky […]
Zajímavosti 21.12.2025
České země zpravidla nepatřily mezi velmoci, které by rozprostíraly moc nad svým okolím. Výjimky z tohoto stavu bychom však v historii našli. Bývaly doby, kdy čeští panovníci ovládali mořské pobřeží nebo nepříliš významné obce zvané Berlín či Vídeň. To však nikdy nemělo dlouhého trvání. Územní vývoj českého státu zaznamenal za 1000 let své existence spoustu […]
Příroda Zajímavosti 19.12.2025
Lidský imunitní systém je značně pokročilý, vyniká zejména v učení a přizpůsobivosti, díky očkování jsme schopni imunitu ještě více posílit, což nám umožňuje bojovat s řadou nemocí. Přesto existují zvířata, která mají v určitých oblastech efektivnější a odolnější imunitní mechanismy než lidé. Vědci se zkoumáním jejich imunity nyní podrobně zabývají, neboť věří, že pochopení jejich […]
Medicína Zajímavosti 19.12.2025
Mnoho psychiatrů se po celá desetiletí domnívalo, že z ADHD neboli poruchy pozornosti s hyperaktivitou lze vyrůst. Nyní se ukazuje, že se mýlili. U řady osob porucha přetrvává až do dospělosti, mnoho dalších je naopak diagnostikováno až jako dospělí. Je však pravdou, že se příznaky AHDH s přibývajícím věkem mění. Kdy se nechat vyšetřit? Podle […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
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