Výzkumný tým vedený Pavlem Jungwirthem z Ústavu organické chemie a biochemie (ÚOCHB) Akademie věd ČR zjistil, že během přechodu kapaliny z nekovového do kovového stavu vzniká nový fyzikální jev, který věda zatím nezná. Teď se vědci snaží dokázat správnost svých výpočtů pomocí experimentu.
Pavel Jungwirth a jeho kolegové se věnují přechodu látek z nekovového do kovového stavu systematicky už řadu let. Vycházejí přitom z předpokladu, že mezi kovy nepatří jen materiály s pevným skupenstvím, ale také některé kapaliny. Jejich model, kdy přidávali alkalický kov, lithium, sodík nebo draslík, do kapalného amoniaku, až se z modrého elektrolytu stal zlatý kovový roztok, zaujal už před pěti lety odborný časopis Science.
Český tým ale ve výzkumu pokračoval. Z alkalického kovu se uvolňují elektrony a čím víc jich v roztoku je, tím víc se propojují, až vznikne takzvaný vodivostní pás, tedy kov. Vědci z ÚOCHB vyvinuli metodiku, díky které dokázali přerod nekovu v kov v kapalině nejen spočítat, ale také experimentálně ověřit na synchrotronovém urychlovači částic metodou fotoelektronové spektroskopie.
Tento objev jim teď umožnil, aby pomocí pokročilých výpočtů molekulové dynamiky přišli s novou hypotézou. Ta říká, že neexistuje jenom kov nebo nekov, ale také fáze, v níž se systém velmi rychle, během pouhých desítek femtosekund (femto je jedna biliardtina – pozn. redakce), přepíná mezi oběma stavy.
„Zatím nikomu nedošlo, že se systém může převracet mezi kovem a nekovem na velmi rychlé časové škále. Tímhle způsobem zatím nikdo nepřemýšlel. Jedná se o nový fyzikální jev a my věříme, že naše (teoretické) závěry jsou dostatečně přesné,“ nechal se slyšet Jungwirth.
Mezinárodně uznávaný fyzikální chemik Pavel Jungwirth letos získal hlavní cenu Nadace Neuron za celoživotní přínos vědě. Ve své práci se věnuje především molekulové simulaci iontů na vodních rozhraních. Má za sebou mnoho vědeckých úspěchů. Jeho bratr Tomáš je úspěšný fyzik, který se zaměřuje na spintroniku, obor na pomezí fyziky a informačních technologií. Loni získal Tomáš Jungwirth nejvyšší české vědecké ocenění Česká hlava.
Teď se badatelé snaží dokázat správnost svých výpočtů pomocí experimentu. Hledají pracoviště, které zvládne velmi rychlé přepínání mezi nekovem a kovem změřit. „Nebude to jednoduché, protože přepínání se děje velmi rychle, v řádech miliontin miliontiny vteřiny, nebo v ještě kratší době. Musíme se ptát, jak tento neobvyklý proces během pokusu pozorovat. Využít se pokusíme ultrarychlé lasery, jimiž disponují i některé laboratoře u nás v ústavu,“ vysvětluje první autor studie, doktorand Marco Vitek.
Jestli se Jungwirthově týmu a jejich spolupracovníkům podaří výpočty experimentálně potvrdit, obohatí jejich zjištění vědu na pomezí fyziky a chemie o znalost nového fyzikálního jevu, který v učebnicích zatím chybí, uvedla mluvčí ÚOCHB Veronika Sedláčková.
