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

Lidstvo překročilo sedm z devíti mezí bezpečné planety. Stav se nadále zhoršuje, říká nová zpráva

Němečtí vědci už řadu let sledují devět nejdůležitějších oblastí, které tvoří základ obyvatelnosti Země. Pokud dojde k překročení hranice v jakékoliv oblasti, nevěstí to nic dobrého. Podle aktuální zprávy už došlo k prolomení těchto mezí u sedmi oblastí.
před 4 hhodinami

Na Sumatře zbývají necelé tři tisíce slonů. Ohrožují je lesní požáry

Slony sumaterské, kteří patří mezi kriticky ohrožené druhy, ještě více ohrožují požáry, jež zničily stovky tisíc hektarů jejich přirozeného prostředí na indonéském ostrově Sumatra. Od června do začátku září bylo ve 21 oblastech výskytu slonů sumaterských zaznamenáno více než 4500 ohnisek požárů. Za stejné období v Indonésii shořelo více než 560 tisíc hektarů plochy, uvedla nevládní organizace Geopix, kterou citovala agentura AFP.
před 7 hhodinami

Hlad, nemoci i násilí dozorců, popsali archeologové podmínky v gulagu

Plzeňští archeologové zkoumají bývalý gulag na území současného Kazachstánu. Na deseti kilometrech čtverečních tam ve dvaceti budovách v extrémních podmínkách kazašské stepi žilo a pracovalo dvacet tisíc politických vězňů.
před 22 hhodinami

Řeč mohla vzniknout povídáním u ohnišť, představili antropologové hypotézu

Vznik lidské komunikace pomocí slov, vět a příběhů podle nové vědecké úvahy nesouvisí tolik s obstaráváním potravy, ale spíše s podmínkami, které panovaly kolem pravěkých ohnišť.
včera v 16:18

Země za 47 let přišla o více než 12 bilionů tun ledu z Grónska a Antarktidy, ukazují satelity

Vědci sloučili do jednoho výzkumu satelitní pozorování z evropských a amerických družic. Díky tomu dokázali přesně popsat, o kolik ledu se za posledních pět desítek let zmenšily ledovce kolem pólů.
včera v 14:34

Společnost Anthropic začala provozovat AI biolaboratoř. Chce dělat vědu bez vědců

Americká společnost Anthropic, která patří mezi hlavní hráče v oblasti umělé inteligence (AI), začala provozovat biologickou laboratoř. Firma tak rozšiřuje své ambice z AI do světa farmaceutického výzkumu. Informovala o tom agentura Reuters s odvoláním na představitele podniku a zdroje obeznámené se situací, sama firma o laboratoři původně sama neinformovala.
včera v 11:03

Tyranosauři měli v podstatě stejnou tělesnou teplotu jako lidé

Je možná nepředstavitelné, že by člověk mohl mít něco společného s Tyrannosaurem rexem – predátorem, který žil před desítkami milionů let. Přesto mají tyto dva druhy jednu věc společnou – tělesnou teplotu. Uvádějí to vědci na základě výzkumu skloviny tyranosauřích zubů.
včera v 09:09

Experimentální terapie zachránila v USA život chlapci s pokročilou rakovinou jater

Genetická úprava vlastních imunitních buněk patří mezi nejmodernější lékařské metody. Přes její novost i experimentální status přináší spoustu úspěchů. Teď oznámili další pokrok američtí pediatři.
19. 9. 2026

Evropský pohled

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