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
To, jak silně dokážete stisknout ruku, poskytne lékařům detailnější přehled o vašem celkovém zdraví než běžně používané ukazatele, jako je krevní tlak či index tělesné hmotnosti. Co všechno o vás vypoví? Vedle informací o zdraví a kondici i to, jak dlouhý bude váš život. Na sílu úchopu spoléháme v každodenním životě více, než si uvědomujeme. […]
Využití lunárního ledu k výrobě paliva by v budoucnu mohlo eliminovat závislost osad na Měsíci na jeho dovozu ze Země a dokonce přeměnit věčného souputníka naší planety v čerpací stanici, která usnadní lety na Mars a další objevování vesmíru. Lidé se vracejí na Měsíc a tentokráte plánují jeho trvalejší osídlení. Spojené státy, stejně jako Čína […]
Zajímavosti 8.1.2026
Podle dlouhodobých epidemiologických studií splní během života diagnostická kritéria některé duševní poruchy zhruba polovina obyvatel Spojených států. Neznamená to, že by polovina Ameriky běhala po ulicích v blouznění. Spíš to ukazuje, jak široce dnes psychické obtíže vymezujeme – a jak tenká je hranice mezi tím, co považujeme za „normální“, a tím, co už dostane nálepku […]
Lední medvěd je spolu s medvědem kodiakem největší suchozemskou šelmou. Až relativně daleko za nimi zůstává král mezi kočkovitými šelmami, jímž není, jak by možná někoho napadlo, lev, ale tygr ussurijský. Potkat polárního chlupáče v jeho přirozeném prostředí příliš zblízka jistě nikdo netouží. Byla by ovšem chyba tyhle bezesporu zdatné a houževnaté lovce vnímat jen […]
Mezi lednem až březnem loňského roku byly uskutečněny dvě námořní expedice, jejichž cílem bylo zkoumání hlubokomořského prostředí u břehů Antarktidy. Toto málo prozkoumané území v sobě ukrývá obrovskou, ovšem dosud málo poznanou biodiverzitu. Vzhledem k drsným podmínkám, v nichž musí tito tvorové přežívat, je fascinující sledovat adaptace, díky kterým se tak děje, stejně jako dopady […]
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