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 11.11.2025
Věstonická venuše je patrně nejznámější českou archeologickou památkou a zároveň nejstarším uměleckým předmětem z keramiky na světě. Její hodnota je nevyčíslitelná. Ostatně proto nemůže například jen tak letět letadlem, protože by ji to mohlo doslova „ohrozit na životě“. Co by se s ní mohlo stát? Pouhých 11,5 centimetru vysoká soška ženy s výrazným poprsím a […]
Medicína Zajímavosti 11.11.2025
Stále více se dává do souvislosti nárůst množství duševních poruch u dospívajících s množstvím času, který tráví s chytrými telefony v ruce sledováním sociálních sítí. Vědci apelují na rodiče, aby jim tuto dobu omezovali. Nejnovější studie, publikovaná v prestižním vědeckém časopise JAMA, však zpochybňuje, že viníkem je čas strávený u obrazovky. Rizikovou je dle jejích […]
Zajímavosti 10.11.2025
V4 neboli Visegrádská čtyřka, aliance Česka, Slovenska, Polska a Maďarska, vznikla už před několika dekádami za účelem spolupráce mezi těmito zeměmi, a to v různých oblastech. Třeba i v oblasti vinařství Momentálně je v běhu projekt s poměrně dlouhým a komplikovaným názvem From Grapes to Stories: Storytelling at the Heart of Sustainable Wines in the […]
Archeologické nálezy v Caralu, sídle prehispánské civilizace v dnešním Peru, svědčí o tom, že i v Americe existovala starověká společnost, souběžně s prvními velkými civilizacemi v Mezopotámii, Egyptě, Indii a Číně, která se musela vypořádat s katastrofálním suchem, jež postihlo planetu před 4200 lety. A zvládla to bez uchýlení se k násilí. Tým vedený renomovanou […]
Většina rostlin potřebuje k tomu, aby vzkvétala, přijímat dusík, často obsažený v umělých hnojivech. Jen některé se bez něj obejdou. A právě na ně se zaměřili vědci, aby studovali, zda by se změny, ke kterým u nich došlo, daly adaptovat i na plodiny potřebné k našemu přežití, jako jsou pšenice, kukuřice či rýže. Pro většinu […]
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