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

Lidmi způsobená změna klimatu zastavila nástup nové doby ledové, naznačuje výzkum

Až doposud se předpokládalo, že nástup doby ledové nehrozil další tisíce let. Nová studie teď popsala, že se ve dvacátém století objevily náznaky toho, že ledovce začaly růst, což představuje začátek takzvaného glaciálního období doby ledové. Následně ale bylo vše jinak.
před 1 hhodinou

Začíná Týden Akademie věd, zdarma nabízí stovky akcí po celém Česku

Tradiční akce Týden Akademie věd České republiky letos nabízí stovky přednášek, výstav i prohlídek míst, kam se veřejnost běžně nedostane. Žádná z akcí není zpoplatněná, lidé tak mohou zjistit, jak vypadá špičková tuzemská věda, zcela zdarma.
před 2 hhodinami

Skoro tři miliony „úhořů“ na jednom místě. Vědci popsali obří mumraj u Tasmánie

Mořští biologové zdokumentovali hejno téměř tří milionů ryb, které se pravidelně objevuje u jedné podmořské hory poblíž pobřeží Tasmánie jižně od Austrálie. Vědci dokázali spočítat, kolik tvorů hejno tvoří, díky kombinaci hned několika metod.
před 4 hhodinami

Studie odhalila skrytou souvislost mezi zpěvem ptáků, řečí a hudbou

Ptačí cvrlikání má s lidskou řečí a hudbou společného více, než by se mohlo na první pohled zdát. Studie zveřejněná v časopise Science odhalila společné akustické vzorce u stovek druhů ptáků a v lidské řeči a písních z 52 jazyků.
včera v 09:00‌‌

Vědci popsali nový druh dinosaura velikosti krocana, živil se ovocem

Vědci popsali nový druh dinosaura, který po území dnešních Spojených států kráčel před zhruba 66 miliony let. Byl velký přibližně jako krocan, neměl zuby a místo nich měl zobák uzpůsobený k rozmělňování měkké potravy. Vědci mu dali jméno Infernogallus jamesi, tedy „pekelné kuře“. Byl to však býložravec a živil se nejspíše ovocem, což podle vědců ukazuje, že jídelníček dinosaurů byl mnohem pestřejší, než se dosud předpokládalo. O studii publikované v časopise Nature Communications informovala agentura Reuters.
31. 10. 2026‌‌

Skarabové udrží trasu rovnou jako pravítko. Vědci to chtějí využít v biorobotice

Schopnost některých druhů hmyzu pohybovat se rovně ve složitém terénu fascinuje vědce už desítky let. Teď se skupina evropských expertů pokusila přenést toto poznání do praxe.
30. 10. 2026‌‌

Úspěšné vědecké granty mají skončit. Ať pokračují, vyzývá učená společnost

Rada Učené společnosti České republiky vyzvala vládu a sněmovnu, aby umožnily pokračování programu ERC CZ zaměřeného na podporu špičkového tuzemského výzkumu.
30. 10. 2026‌‌

Google podcenil rizika AI, akcie jeho domovské firmy rekordně oslabily

Akcie společnosti Alphabet, která provozuje vyhledávač Google, ztratily během jediného dne téměř půl bilionu dolarů (kolem deseti bilionů korun) hodnoty. Vyhledávání pomocí umělé inteligence, které sama zavedla, totiž firmu obírá o její tradiční zdroj příjmů z reklamy. A zisky z AI to zatím nedokázaly kompenzovat.
30. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.