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
Nový výzkum, provedený odborníky z The Peter Doherty Institute for Infection and Immunity v australském Melbourne, ukazuje, že lymfatické uzliny, které jsou často během operací rakoviny z těla rovněž odstraňovány, aby se zabránilo šíření nádorového bujení, mohou být ve skutečnosti klíčové pro úspěšnou léčbu nemoci. Zachování lymfatických uzlin během operace rakoviny by mohlo dramaticky zlepšit […]
Zaoceánský parník HMHS Britannic se potopil za první světové války v listopadu 1916 poté, co najel na námořní minu. Na konci října letošního roku ho zkoumali členové české expedice Britannic 2025 pod vedením Petra Slezáka. Kvůli extrémním podmínkám, proudům a hloubce, ve které se vrak v Egejském moři nachází, patří jeho zkoumání k nejnáročnějším na […]
Zajímavosti 2.11.2025
Ve výzkumu publikovaném v časopise Nature Communications pod názvem “Resolution limit of the eye – how many pixels can we see?” autoři z Cambridghské univerzity a společnosti Meta přišli s překvapivým závěrem: pro běžné domácí sledování výrazně lepší obrazovka s vyšším rozlišením (např. 4K či 8K) často nepřináší znatelný rozdíl oproti běžnému Full HD displeji. […]
Zajímavosti 1.11.2025
Co by se stalo, kdyby se všichni obyvatelé planety v jeden okamžik rozhodli zapnout každou žárovku, lampu i reflektor? Vypadá to jako otázka, která vrtá hlavou dětem v předškolním věku, ale zamysleli se nad ní i vědci. Ani ne snad kvůli tomu, že by čekali celoplanetární záchvat touhy po světle, ale spíš proto, že tento […]
Před téměř čtyřmi desetiletími objevili vědci uvnitř impaktního kráteru, nacházejícího se na ostrově Devon, jež je součástí kanadských ostrovů královny Alžběty, soubor dokonale zachovaných fosilií. Ty nyní konečně vydaly své tajemství. Patřily vyhynulému druhu bezrohého nosorožce, který žil před 23 miliony let. Odborníci zvíře pojmenovali Epiatheracerium itjilik, což v inuktitutštině znamená „mráz“ nebo „ledový“. Svojí […]
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