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

Data: Proti chřipce nejsou očkované tři čtvrtiny lékařů a drtivá většina sester

Evropská unie doporučuje, aby bylo očkovaných nejméně 75 procent pracovníků ve zdravotnictví. Aktuální údaje z Česka ale ukazují, že tohoto čísla v případě vakcíny proti chřipce nedosahuje ani jediná skupina zdravotníků a proočkovanost je mezi nimi výrazně nižší.
před 9 hhodinami

Vědci sestavili obří mapu vesmíru, naznačili zpochybnění Einsteinovy konstanty

Pět let trvalo, než vznikla nejkvalitnější mapa kosmu, která zachycuje 47 milionů galaxií. Vědci ji chtějí využít pro pochopení toho, jak se chová a jak je rozložená takzvaná temná energie, která tvoří většinu vesmíru. Sběr dat reálně trval kratší dobu, než bylo v plánu, celý proces totiž narušila covidová pandemie.
před 11 hhodinami

Svět padá do AI pasti, tvrdí ekonomové

Umělé inteligence (AI) rychle zvyšují automatizaci v mnoha oborech. Rychlost a rozsah těchto změn jsou tak velké, že to dle nového výzkumu může ohrozit i samotné firmy. V rozhovoru pro ČT24 autoři nové studie popsali, jak by nastíněný celosvětový problém řešili právě oni.
před 13 hhodinami

Nové poznatky o lidoopech narušují představu o výjimečnosti lidské mysli

Lidoopi dokážou předstírat hru s neexistujícími předměty, měnit svá přesvědčení podle síly nových informací a pamatovat si známé tváře i po více než čtvrt století. Série studií z posledních let, které shrnuje britský list The Guardian, výrazně mění pohled vědců na mentální schopnosti nejbližších příbuzných člověka a zpochybňuje dřívější představy o jedinečnosti lidské mysli.
před 15 hhodinami

V USA jsou dostupná lidská embrya na zakázku. Vědci varují před eugenikou

Američtí rodiče se stále víc obracejí na soukromé firmy, které jim slibují dodat geneticky ideální embrya. Tyto děti by měly mít vyšší IQ, měly by se dožívat vyššího věku a měly by tedy mít v životě lepší šance než zbytek populace. Experti na etiku to považují za znepokojivé.
26. 4. 2026

Před čtyřiceti lety došlo ke katastrofě v Černobylu

Katastrofa v jaderné elektrárně Černobyl v dubnu 1986 zničila rozsáhlé území v Sovětském svazu, vyvolala na desítky let strach z atomu a měla i mnoho dalších negativních dopadů na celou Evropu.
26. 4. 2026

Fotbalové mistrovství vyprodukuje obří emise. Samo se potýká s nepřízní klimatu

Mistrovství světa ve fotbale (MS) v roce 2026 bude v mnoha ohledech přelomové. Poprvé se odehraje ve třech zemích současně – Spojených státech, Kanadě a Mexiku. Poprvé se ho zúčastní 48 týmů, které se utkají ve 104 zápasech, místo 32 týmů a 64 utkání. Tento „největší šampionát historie“ může být zároveň i klimaticky nejproblematičtější. Odhady naznačují, že celková uhlíková stopa turnaje přesáhne devět milionů tun emisí odpovídajících ekvivalentu oxidu uhličitého. To je výrazně více než u předchozích šampionátů, a to téměř o dvojnásobek.
25. 4. 2026

„Krakeni“ z vrcholu potravní pyramidy mění představy o pravěkých mořích

Japonští vědci díky kombinaci několika moderních technologií popsali druh druhohorní chobotnice, která mohla svými rozměry přinejmenším soupeřit s největšími obratlovci své doby. Tento agresivní predátor navíc disponoval nečekaně vysokou inteligencí.
24. 4. 2026
Načítání...