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
Chilská lokalita Monte Verde, jejíž stáří bylo odhadnuto na 14 500 let, přepsala v 70. letech minulého století dějiny osídlení Ameriky. Podle nejnovějšího výzkumu, jehož závěry byly zveřejněny ve vědeckém časopise Science, je toto archeologické naleziště ve skutečnosti o 6 500 let mladší, než se věřilo. Kdy tedy byla Amerika našimi předchůdci skutečně osídlena? Monte […]
Populární léky na hubnutí s obsahem GLP-1 znamenaly revoluci v léčbě obezity, bohužel mají velké množství nežádoucích účinků. Při studiu krajt tmavých narazili vědci prakticky omylem na molekulu, která snižuje chuť k jídlu, a to bez nežádoucích účinků. Stane se novým fenoménem? Krajta tmavá či též krajta barmská (Python bivittatus) je velký had, který původně […]
Mozek, náš nejcennější orgán, čelí ve 21. století bezprecedentním hrozbám. Stárnutí populace s sebou přináší dramatický nárůst neurodegenerativních onemocnění, stejně jako výskytů nádorů mozku. Mozky mladých pak ohrožují závislosti na chytrých telefonech. To vše představuje komplexní hrozbu pro lidskou neurobiologii i společnost. Můžeme mozku nějak pomoci? Se stárnutím populace se potýkají především vyspělé ekonomiky, které […]
V biologii již dávno neplatí, že jeden člověk rovná se jedna DNA. Jedním z hlavních důvodů je tak zvaný mikrochimerismus, při kterém může lidské tělo obsahovat více genetických linií zároveň, přičemž k nim „přijde“ velmi přirozeně, například během těhotenství či transplantace. Škodí tento cizí genetický materiál tělu, nebo je mu naopak prospěšný? Řecká mytologie nazývala […]
Krvácení dásní – to je jeden z typických příznaků paradontózy, odborně parodontitidy Ta jen v České republice trápí celou řadu lidí. Jeden ze způsobů, jak proti ní bojovat, vyvinuli s pomocí dalších expertů vědci z Technické univerzity v Liberci. Společně vytvořili zcela unikátní dentální nit. „Nejčastěji se zánětlivá onemocnění zubů začnou projevovat mezi 35 a […]
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