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.
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.
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.
