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
Zajímavosti 18.10.2025
Zpráva Space: 2075, kterou nedávno publikovala britská Royal Society, přináší odvážný, ale vědecky podložený pohled na to, kam se může lidstvo v příštím půlstoletí posunout v oblasti kosmického výzkumu, technologií i etiky. Mluví se v ní o těžbě na asteroidech, produkci energie na oběžné dráze, průmyslové výrobě v nulové gravitaci, ale také o porodech na […]
Medicína Zajímavosti 17.10.2025
Při endometrióze rostou buňky endometria neboli výstelky děložní dutiny i mimo dělohu, což má za následek silné bolesti v oblasti pánve, nepravidelnou menstruaci a často i neplodnost. Nemoc postihuje asi 10 % žen v reprodukčním věku a neexistuje na ni lék. Začíná se však dostávat do popředí lékařského zájmu, a tak by již brzy mohly […]
Historie Zajímavosti 17.10.2025
Mnoho říší v průběhu starověku zaniklo, ovšem Řím zůstával po celou dobu silným, až do jeho prudkého úpadku. Mnoho historiků se snažilo přijít na to, co stálo za pádem tak velké a mocné říše, nová teorie přichází s kontroverzními důvody. Skutečně k tomu přispěly pandemie a klima? Kolaps Říma byl připisován vnitřní korupci i nepřiměřené […]
Medicína Zajímavosti 16.10.2025
Lithium napájí baterie a mnoho dalších technologií, ovšem dlouho se zdálo, že pro přežití živých organismů není nezbytné, spíše naopak. Nyní se ukazuje, že pomáhá nejen léčit bipolární poruchu a těžkou depresi, ale mohlo by být schopné zastavit, a dokonce i zvrátit, pustošivé účinky Alzheimerovy choroby na mozek! Zatímco některé prvky jsou pro život nezbytné, […]
Vesmír bude opět na dosah ruky. Od 20. do 26. října ožije Praha, Brno i další města festivalem Czech Space Week – největší přehlídkou kosmických aktivit v Česku. Česko má vlastní družice, podílí se na mezinárodních misích a brzy vyšle astronauta Aleše Svobodu na Mezinárodní vesmírnou stanici. To a mnoho dalšího oslaví 8. ročník Czech […]
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