Brněnští vědci objevili sloučeninu, která by neměla existovat

Podle dosavadních poznatků by vůbec neměly existovat. Řeč je o hydrátech chloridu cesného. Přesto vědkyně a vědci z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ve spolupráci s odborníky z Innsbrucké univerzity jejich existenci dokázali. Klíčem k přípravě je speciální způsob mražení.

Každá sněhová vločka je jiná – a přece mají něco společného. Všechny jsou šestiúhelníkové neboli hexagonální. Je to tím, že v přírodě má tuto krystalovou strukturu led vždycky, ať už se nachází v antarktických ledovcích, kostce ledu ve whisky, nebo na kluzišti hokejové haly. Jenže to neplatí v laboratořích.

Vědci dokázali vytvořit spoustu druhů ledu, nad nimiž by příroda spráskla ruce: takových podob existují asi dvě desítky, a další dokonce nemají strukturu žádnou, těm se říká amorfní. Mohou ale existovat jen za podmínek, které na Zemi nejsou: za extrémních teplot, tlaku nebo při bleskurychlém zmrazení. A teď to důležité: k čemu to celé je?

„Neexistující“ sloučenina ve zmrzlých solných roztocích

Jeden z těchto „exotických ledů“ zkoumali vědci z brněnského Ústavu přístrojové techniky Akademie věd. Věnovali se podskupině výše popsaných amorfních ledů, přičemž je zajímaly ty slané, které byly připravené z roztoku obsahujícího chlorid cesný.

V přírodě jsou nemožné proto, že vznikají extrémně rychlým zchlazením na 196 stupňů pod nulou. Na Zemi byla naměřená přirozeně nejnižší teplota na stanici Vostok „jen“ 89,2 pod nulou. Další možností vzniku tohoto ledu je stlačit ho při stejné teplotě pod tlakem 1,6 GPa – to je asi čtvrtina tlaku, při němž vznikají umělé diamanty.

„Při takovém zchlazení se ve vodě nevytvoří krystalky ledu, a voda tak zůstává zamrzlá v neuspořádané podobě typické pro kapalinu. Při následném ohřevu amorfního ledu se molekuly přeuspořádají a teprve tehdy vzniknou drobné ledové krystalky,“ vysvětluje Ľubica Vetráková, která se na experimentu podílela.

A právě v tomto ledu vědci objevili molekuly, které by podle dosavadních experimentálních výsledků a výpočtových modelů vůbec neměly existovat. Chlorid cesný je totiž jednou ze solí, jež kvůli nestabilitě hydrátů žádné hydráty netvoří – neváže na sebe vodu.

A přesto tým vědců z Brna a Innsbrucku v takto speciálně připraveném ledu objevil hned několik druhů těchto hydrátů. Povedlo se to díky kombinaci několika špičkových zobrazovacích metod, které vymyslel tým Viléma Neděly z Ústavu přístrojové techniky. 

Uplatnění při výrobě léčiv

„Při mražení vodného roztoku jsou všechny látky rozpuštěné ve vodě vytěsněny do mezer mezi krystaly tvořícího se ledu. V tomto meziprostoru je velmi málo místa, takže se molekuly dostávají mnohem blíže k sobě – zvyšuje se lokální koncentrace látek a mění se i parametry prostředí, jako je pH či iontová síla. Reakce v tomto stísněném prostoru proto často probíhají jiným způsobem, než by probíhaly v kapalném roztoku,“ vysvětluje Vetráková.

Tento přístup by se dal podle jeho autorů využít k laboratorní přípravě mnoha dalších molekul, které se považují za nestabilní a jen složitě se dají získat běžnými metodami. Tvorba amorfního ledu a jeho následná krystalizace za nízkých teplot může nestabilním molekulám poskytnout vhodné podmínky pro jejich vznik a existenci. Tento přístup by se mohl uplatnit – a právě to je důležité pro budoucí praktické použití – například při výrobě některých léčiv.

Přestože se amorfní led v přírodě na Zemi nenajde, ve vesmíru je běžný. Obsahují ho například komety nebo mezihvězdný prach. Když se kometa přiblíží ke Slunci, amorfní led se mírně ohřeje a nastane krystalizace za nízkých teplot, při které můžou vzniknout vysoce metastabilní látky a vyvinout se nové, vědě neznámé druhy molekul.

Proto může být příprava nových molekul metodou krystalizace amorfního ledu za nízkých teplot klíčem k pochopení, jakým způsobem probíhají chemické reakce ve vesmíru. A protože některé hypotézy předpokládají, že život na Zemi přinesla právě kosmická tělesa, je možné, že se v tomto „absurdním“ ledu skrývá i odpověď na otázku původu života.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

VideoŽák, noty a umělá inteligence. Hru na hudební nástroje už učí i AI

Zapojení umělé inteligence do výuky hry na hudební nástroj je tu. Ve světové konkurenci se uchytila i tuzemská aplikace. Lekce dává od loňska. Nejvíc uživatelů má ve Spojených státech, hned poté v Česku. Aplikace vychází z populárního formátu videohry Guitar Hero, kde tóny padají jakoby seshora a naznačují tak prstoklad v reálném čase.
před 9 hhodinami

VideoOdborníci monitorují pohyb vlků na Broumovsku pomocí GPS

V oblasti Broumovska se v současnosti pohybují dva vlci s telemetrickými obojky. Ochránci přírody tak chtějí sledovat jejich trasy i to, jak blízko se přibližují k lidským obydlím. Nedávno se šelmy dostaly i do těsné blízkosti člověka. Odborníci teď pomocí GPS monitorují jejich pohyb. A vzkazují lidem, aby z vlků neměli strach, protože od jejich návratu do tuzemské přírody jejich vyloženě agresivní chování zaznamenáno nebylo. Už v lednu také na Broumovsku dobrovolníci vlky sčítali – ukázalo se, že na širším území zahrnujícím i Polsko žijí tři smečky a kolem 25 jedinců.
včera v 14:04

Archeologové v Kodani objevili vrak lodi. Před 225 lety ji potopili Britové

Mořští archeologové objevili na dně kodaňského přístavu dánskou válečnou loď Dannebroge, kterou před 225 lety potopila britská flotila v čele s viceadmirálem Horatiem Nelsonem. Našli tam dvě děla, uniformy, odznaky, boty, lahve a dokonce i část dolní čelisti námořníka, možná jednoho z devatenácti pohřešovaných členů posádky, kteří tehdy nejspíše přišli o život, napsala agentura AP.
3. 4. 2026

Na Velikonoce přichází jaro. V minulosti byly tropické i mrazivé

Velikonoce jsou díky dvěma svátkům a jednomu dni velikonočních prázdnin obdobím, kdy většina Čechů velmi ostře sleduje počasí. Často se sice nazývají „svátky jara“, ale nejen vzhledem ke svému pohyblivému kalendářnímu ukotvení můžou nabídnout velmi pestré podoby počasí. V letošním roce se zřejmě označení svátků jara naplní, počasí totiž bude opravdu jarní.
3. 4. 2026

Orion se čtyřmi astronauty míří k Měsíci

Raketa Space Launch System s lodí Orion odstartovala ve čtvrtek v 0:35 středoevropského času na misi Artemis II, jejímž cílem je průlet lodi s posádkou kolem Měsíce, což lidstvo učiní poprvé od roku 1972. Raketa vzletěla z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě a vynesla loď se čtyřmi astronauty na oběžnou dráhu, kde se Orion oddělil a pokračuje k Měsíci, který obletí ve vzdálenosti 7400 kilometrů. Na Zemi se vrátí po téměř deseti dnech v kosmu.
2. 4. 2026

Artemis II odstartovala na cestu k obletu Měsíce

Několik let připravovaná mise Artemis II půl hodiny po půlnoci odstartovala, cílem je průlet lodi s posádkou kolem Měsíce, což lidstvo učiní poprvé od roku 1972. Hlavním plánem programu Artemis je pak návrat astronautů na Měsíc, což je nyní plánováno na rok 2028.
1. 4. 2026Aktualizováno2. 4. 2026

Návrat Evropy k jádru může být trnitý a nahrát Rusku

Ruská invaze na Ukrajinu a v současnosti i blízkovýchodní válka oživily v Evropě kvůli prudkému zdražování energií zájem o jádro. Evropská komise chce podpořit investice a budování malých modulárních reaktorů. Jde ale o běh na dlouhou trať. Po cestě navíc hrozí posílení závislosti na ruských zdrojích i protesty veřejnosti. Kvůli zablokovanému Hormuzskému průlivu mění energetickou strategii také některé asijské země.
2. 4. 2026Aktualizováno2. 4. 2026

Města tradičním stromům nepřejí. „Náhradníci“ ale mohou škodit

Klimatická změna nutí česká města měnit skladbu stromů v ulicích, dosavadní domácí druhy totiž stále častěji nezvládají kombinaci sucha, horka a znečištění. Náhrada odolnějšími, často nepůvodními dřevinami ale přináší nová zdravotní i ekologická rizika, vyplývá ze studie vědců Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci (UP).
1. 4. 2026
Načítání...