Vědcům z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR se ve spolupráci s odborníky z Innsbrucké univerzity podařilo objevit sloučeninu, hydrát chloridu sodného, která za normálních okolností nemůže v přírodě vzniknout.

Umožnil jim to speciální způsob mražení. Odborníci věří, že by to mohlo otevřít cesty k výrobě nových léků i k pochopení chemických reakcí ve vesmíru..

Při běžném atmosférickém tlaku tuhne tekutá voda v led při teplotě 0 °C. V atmosféře se vyskytuje jako sněhové vločky, které mají podobu složitě členěných šestiramenných zploštělých hvězd. Zatímco v přírodě má tuto krystalovou strukturu led vždy, v laboratořích už tomu tak být nemusí.

Za extrémních teplot, tlaku či při velmi rychlém zmrazení mohou vznikat i jiné druhy ledu, z nichž některé dokonce nemají žádnou strukturu. Těm se říká amorfní ledy.

Sloučeniny vzniklé za extrémní teploty či tlaku

A právě na skupinu amorfních ledu, připravených z roztoku obsahujícího chlorid cesný, se zaměřili vědci z brněnského Ústavu přístrojové techniky AV ČR. Hydráty chloridu cesného vznikly při extrémně rychlém zchlazení mikroskopických kapiček slaného roztoku na mínus 196 °C, což je teplota, které na Zemi nelze dosáhnout.

Nejnižší naměřená teplota na stanici Vostok činila jen 89,2 °C pod nulou. Tento druh ledu může rovněž vzniknout stlačením obyčejného ledu pod tlakem 1,6 gigapascalu při stejné teplotě.

„Při takovém zchlazení se nevytvoří krystalky ledu, a voda tak zůstává zamrzlá v neuspořádané podobě typické pro kapalinu. Při následném ohřevu amorfního ledu se molekuly přeuspořádají a vzniknou drobné ledové krystalky,“ uvedla Ľubica Vetráková z Ústavu přístrojové techniky.

Tato krystalizace z amorfního stavu za nízkých teplot se od běžného mrznutí kapaliny výrazně liší. To je i důvod, proč vědci v takto vzniklém ledu objevili molekuly, které by podle dosavadních experimentálních výsledků a výpočtových modelů vůbec neměly existovat.

Nové léky i pochopení původu života na Zemi

Chlorid cesný je totiž jednou ze solí, jež kvůli nestabilitě hydrátů žádné hydráty netvoří – neváže na sebe vodu. Díky kombinaci několika špičkových zobrazovacích metod, za kterými stál tým Viléma Neděly z Ústavu přístrojové techniky, se odborníkům z Brna a Innsbrucku podařilo v takto připraveném ledu objevit hned několik druhů těchto hydrátů.

Věří, že by se tento postup dal využít k laboratorní přípravě dalších molekul, považovaných za nestabilní, které se dají jen složitě získat běžnými metodami. Tento přístup by se mohl uplatnit například při výrobě některých léčiv.

A co více, vzhledem k tomu, že výskyt amorfního ledu je běžný ve vesmíru, by mohla příprava nových molekul metodou krystalizace amorfního ledu za nízkých teplot vést k pochopení, jakým způsobem probíhají chemické reakce ve vesmíru.

Amorfní led se vyskytuje na kometách a v mezihvězdném prachu. Při zahřátí komet na dráze ke Slunci může docházet k jeho krystalizaci a vzniku dosud neznámých molekul. Vzhledem k tomu, že jedna z hypotéz vzniku života předpokládá, že byl na naši planetu zanesen dopadem kosmických těles, mohla by se v tomto ledu ukrývat i odpověď na otázku původu života na Zemi.

Zdroj: AV ČR