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
Podle nejnovější analýzy, publikované ve vědeckém časopise PeerJ, nedosahoval Tyrannosaurus rex své plné velikosti ve věku 25 let, jak se všeobecně tradovalo, ale až ve věku 40 let. To úplně mění obraz tohoto tvora i jeho role v ekosystému… T. rex byl jedním z největších masožravých dinosaurů a zároveň jedním z největších suchozemských predátorů všech […]
Historie je plná překvapivých náhod a klíčových okamžiků, které se odehrály současně v odlišných částech světa, a tak si je do časové souvislosti dá jen málokdo. Věděli jste, že? Mamuti přežili až do doby existence egyptských pyramid Většina mamutů srstnatých vyhynula na konci poslední doby ledové. Ještě před 18 až 13 tisíci lety ale byli […]
Zajímavosti 11.3.2026
Když je řeč o psích záchranářích, leckomu vytane na mysli obraz bernardýna se soudkem rumu, jenž je poslední nadějí pro turisty, kteří zabloudili ve sněhové vánici. Tahle z mýtů i historického základu vycházející představa není vůbec daleko od reality – pokud však zapomeneme na nikdy neexistující soudek rumu. Za účelem vyčmuchání pohřešovaných osob v terénu […]
V průběhu lidské evoluce umožnilo používání nástrojů našim předchůdcům mimo jiné lov větší zvířecí kořisti, kdy konzumace na energii bohatého masa vedla ke zvětšení jejich mozků. Ovšem používání nástrojů není jen doménou lidí. Využívá je spousta zvířat. Jaké nástroje ovládají a co jim to přináší? Výroba a používání nástrojů byly kdysi považovány za dovednosti jedinečné […]
Palec na noze naklánějící se k ostatním prstům neboli hallux vagus je ryze lidským a velmi bolestivým onemocněním. Trápí asi čtvrtinu dospělé populace, trpěli na něj však už i pravěcí předchůdci člověka a nalezen byl také u staroegyptských mumií. Proč k deformitě vůbec dochází a proč ani po tak dlouhé době nevymizela? Vbočené palce sužují […]
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