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

Téměř to skončilo tragédií jako Challenger. NASA popsala problémy Starlineru

Americká vesmírná agentura NASA zkritizovala problémy mise kosmické lodi Starliner, kvůli nimž musela její posádka zůstat na Mezinárodní vesmírné stanici místo plánovaných osmi dní celé tři měsíce.
před 14 hhodinami

Výzkum brněnské vědkyně ukazuje, jak zásadní je mezinárodní spolupráce

Tak náročný výzkum, jako je hledání léků proti rakovině, se nedá nikde dělat izolovaně, už jen kvůli tomu, jak drahý je. Proto se stále více vědců spojuje v mezinárodních organizacích. Jednou z nich je platforma canSERV, podporovaná EU, která propojuje vědce s výzkumnými službami a infrastrukturami a která má urychlit objevy a zlepšit péči o pacienty. Podílí se na ní i brněnská vědkyně Pavla Bouchalová.
před 14 hhodinami

Mráz ze Sibiře před sedmdesáti lety sevřel Evropu

Únor před sedmdesáti lety přinesl výjimečně chladné teploty. Tehdy sevřel sibiřský mráz většinu Evropy, včetně tuzemska. Chlad, který přišel z ruské části Arktidy, způsobil kontinentu spoustu problémů.
před 16 hhodinami

Vědci poprvé změřili znečištění vracející se rakety

Vědcům se poprvé podařilo změřit znečistění, které tvoří rakety a jiná obdobná tělesa při sestupu do atmosféry. Popsali to experti z Leibnizova ústavu fyziky atmosféry v odborném časopise Communications Earth & Environment. Vědci díky laserovému zařízení LiDAR zaznamenali lithiový oblak ve výšce 96 kilometrů nad zemským povrchem, který podle nich vznikl návratem části rakety Falcon 9 společnosti SpaceX.
před 16 hhodinami

V Evropě se šíří bakterie odolávající antibiotikům. Přenáší se jídlem

Nové údaje evropských agentur pro zdraví a bezpečnost potravin ukazují, že u bakterií přenášených potravinami stále roste jejich odolnost vůči běžně používaným antibiotikům. To podle expertů ohrožuje léčbu řady onemocnění a může to způsobit spoustu zdravotních problémů, z nichž některé skončí smrtí.
před 20 hhodinami

Na Slovensku objevili dva nové druhy minerálů

Objevit neznámý druh minerálů není úplně výjimečné, ale ve zdejším regionu to zase tak časté není. Teď se to podařilo slovenským vědcům, kteří popsali rovnou dva druhy najednou.
19. 2. 2026

V tělech volně žijících ryb se vyskytují antidepresiva, popsali jihočeští vědci

Vědci zjistili, že u jiker a následně i ryb se vyskytují psychoaktivní léky, které do vody unikají z odpadů. Na projektu mezinárodního týmu spolupracovali i zástupci Jihočeské univerzity (JU). Výzkum se konal na dvou místech na českých tocích. Psychoaktivní léky, které se používají například proti depresím, pak mohou negativně ovlivnit vývoj ryb.
19. 2. 2026

Vědci poprvé pozorovali žraloka u Antarktidy

Až doposud se mořští biologové domnívali, že žraloci chladné vody kolem Antarktidy nesnášejí. Teď tam poprvé popsali půltunového žraloka, který se choval zcela přirozeně, jako by se tam vyskytoval běžně. Vědci nyní řeší, jestli se tam tvor vyskytuje běžněji, anebo jeho chování změnilo oteplování oceánů.
19. 2. 2026
Načítání...