Elektronové bouře ve zlatě popsali brněnští vědci

Bizarní fraktálové řeky, jako hadi svíjející se proudy a barevné řeky částic a polí. Tak vypadá pod povrchem svět kovů, které prozkoumali vědci z moravské metropole.

Při pohledu na okolní svět se může zdát, že věci jsou pevné, klidné a stabilní. Pod tímto povrchem se ale dějí okem neviditelné, nesmírně bouřlivé procesy, které teď popsali vědci z Brna, konkrétně z CEITEC Masarykovy univerzity. Čeští chemici pracovali na mezinárodním výzkumu.

Barevné víry a pestré proudy připomínají magnetické bouře nebo abstraktní futuristické umění. Ve skutečnosti jsou to ale mapy elektronových proudů v magnetickém poli v molekulách zlata, rtuti a astatu.

Vizualizace proudů elektronů
Zdroj: CEITEC MU

To, co na první pohled připomíná vizualizace vesmíru nebo proudění mořských proudů, se ve skutečnosti odehrává uvnitř samotných molekul. Elektrony zde vytvářejí složité proudy a víry, jejichž tvar se mění podle typu atomu i chemické vazby. A do celé této vizuálně pozoruhodné podívané vstupuje Albert Einstein.

U těžkých prvků se totiž elektrony pohybují tak rychle, že jejich chování už ovlivňují efekty speciální relativity. Bez komplikované relativistické fyziky by tak některé z těchto zvláštních elektronových obrazců vůbec nevznikly.

Různorodé procesy v molekulách

Zatímco kolem některých atomů vznikají téměř dokonale symetrické proudy, jiné vytvářejí deformované víry nebo lokální turbulence připomínající malé elektronové bouře. Právě tyto rozdíly vědci detailně zachytili pomocí pokročilých výpočetních metod.

Chování částic v kovech
Zdroj: CEITEC MU

Výsledkem nejsou „jenom“ nové poznatky o chování těžkých prvků, ale také vizuálně fascinující pohled do světa, který běžně zůstává lidským očím skrytý. Vědci podobné jevy studují proto, že právě chování elektronů rozhoduje o tom, jak jsou molekuly stabilní, jak reagují a jaké mají vlastnosti. U těžkých prvků ale klasická chemická pravidla často přestávají stačit a do hry vstupuje relativita.

Lepší porozumění těmto efektům může v budoucnu pomoci například při návrhu nových katalyzátorů nebo materiálů založených na těžkých kovech. Pro samotné vědce je ale výzkum podobných elektronových struktur také způsobem, jak nahlédnout do jednoho z nejméně intuitivních světů moderní chemie.

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 9 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 13 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.
21. 9. 2026

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.
21. 9. 2026

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.
21. 9. 2026

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.
21. 9. 2026

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.
21. 9. 2026

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.