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
Vesmír Zajímavosti 19.6.2026
Jídlo pro astronauty řešili vědci už při misích Apollo, o kulinářské zážitky se ovšem tehdy úplně nejednalo. Ale stejně byla jednou z prvních věcí, které Neil Armstrong a Buzz Aldrin udělali po přistání na měsíčním povrchu, konzumace slaniny a kávy. Pro posádku mise Artemis II byly zpočátku plánovány jen výživné tyčinky, ale průzkumy ukázaly, že […]
Nádorové buňky se při šíření rakoviny často nepohybují samostatně, ale shlukují se, díky čemuž snadněji přežívají v krevním oběhu a následně se usazují v nových tkáních, kde tvoří metastázy. Vědci nyní zkoumají, zda lze tento týmový pohyb narušit, což by mohlo výrazně zpomalit vznik metastáz, které jsou hlavní příčinou úmrtí u většiny nádorů. Až 90 […]
Zajímavosti 18.6.2026
Kat navlékne odsouzenci oprátku. Je to ještě mladík, a přesto patří k nejhorším zločincům v českých zemích. Měl přitom rodiče, kteří ho milovali, hlavně matka jej zbožňovala. Netrpěl ani hmotným nedostatkem. Tak jak je možné, že se z něj stal vrah a zabil minimálně tři lidi? Tahle otázka už přišla na přetřes mnohokrát. Jak přesně […]
Zajímavosti 17.6.2026
Levhart mandžuský, poddruh levharta skvrnitého, je velmi vzácnou kočkovitou šelmou. Tito impozantní predátoři se vyskytují v lesích Dálného východu. Jsou přizpůsobeni drsným podmínkám, které v dané části planety panují, ovšem člověku a důsledkům jeho činnosti čelí těžko. V 70. letech 20. století byl počet levhartů mandžuských ve volné přírodě odhadován na asi tři desítky jedinců. […]
Vesmír Zajímavosti 16.6.2026
Dne 9. června představila NASA čtyři členy posádky, kteří poletí do vesmíru v rámci mise Artemis III, jejíž start se očekává nejdříve v červnu 2027. Budou jimi velitel Randy Bresnik, specialisté na misi Andre Douglas a Frank Rubio a pilot Luca Parmitano, Ital pracující u Evropské vesmírné agentury. Náhradním členem posádky je pak Bob Hines. […]
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