Vědci z Česka potvrdili existenci podivných sigma-děr. Až dosud je znala jenom teorie

2 minuty
Události: České vědecké pozorování subatomární struktury
Zdroj: ČT24

Tým vědců z několika českých výzkumných pracovišť společně potvrdil existenci složitého jevu, kterému se říká sigma-díra. Až doposud byl přitom popsán pouze teoreticky a na potvrzení se čekalo déle než třicet let.

Vědci z Česka představili metodu, díky které jako první na světě pozorovali nerovnoměrné rozložení elektronového náboje kolem atomu halogenu.

Pro tým je to dvojí úspěch: Jednak posunul technické možnosti výzkumu, protože pozorování subatomární struktury bylo zatím mimo rozlišovací schopnosti přímých zobrazovacích metod, zároveň potvrdil existenci jevu, který byl zatím předpovězený jen teoreticky –⁠ takzvané sigma-díry. Studii vydal prestižní časopis Science.

Týmu se podle akademie podařilo dramaticky zvětšit rozlišovací schopnosti rastrovací mikroskopie. Jde o technologii, která před několika lety umožnila lidem zobrazovat jednotlivé atomy.

Tentokrát se díky její úpravě vědci dostali z úrovně atomů až k subatomárním jevům. Mohli tak přímo sledovat nesymetrické rozložení elektronové hustoty na jednotlivých atomech halogenových prvků, takzvané sigma-díry. Tím definitivně potvrdili její existenci, která byla teoreticky předpověděna před třiceti lety.

Jako černé díry

„Potvrzení existence teoreticky předpovězených sigma-děr je podobná situace jako pozorování černých děr, jejichž existence byla předpovězena v roce 1915 obecnou teorií relativity, ale které se podařilo poprvé spatřit teprve před dvěma lety. Z tohoto pohledu zobrazení sigma-díry s jistou nadsázkou představuje podobný milník na atomární úrovni,“ sdělil Pavel Jelínek z FZÚ a CATRIN.

Princip experimentu umožňujícího vizualizaci sigma-díry
Zdroj: FZU/DRAWetc

Podle akademie na existenci sigma-díry dosud nepřímo ukazovaly rentgenové struktury krystalů s halogenovou vazbou. Ty odhalily překvapivou skutečnost, že chemicky vázané atomy halogenů jedné molekuly a atomů dusíku či kyslíku druhé molekuly, které by se měly odpuzovat, se nacházejí v těsné blízkosti a tudíž se přitahují. Pozorování bylo v rozporu s předpokladem, že tyto atomy nesou homogenní záporný náboj a kvůli elektrostatické síle se odpuzují.

Vědci se tedy rozhodli prozkoumat subatomární strukturu halogenu pomocí Kelvinovy sondy silové mikroskopie. Nejdříve vypracovali teorii, která popisuje mechanismus atomárního rozlišení sondy. Umožnila jim upravit experimentální podmínky k zobrazení sigma-díry. Poté tým zkombinoval experimentální měření a pokročilé kvantově-chemické postupy. A to je dovedlo k průlomu v pozorování a také k definitivnímu potvrzení konceptu halogenových vazeb.

Podle Bruna de la Torre z CATRIN a FZÚ vědci zvýšili citlivost rastrovací mikroskopie úpravou hrotu sondy. Vědec podotkl, že výzkum posunul limity experimentu a rozšířil možnosti pro další badatele.

„Nekovalentními interakcemi se zabývám celý život a je pro mě zadostiučiněním, že nyní můžeme pozorovat to, co jsme dosud ‚viděli' jen v teorii, a že experimentální měření naprosto přesně potvrzují naše teoretické předpovědi existence a tvaru sigma-díry. To nám dále umožní lépe pochopit tyto interakce a interpretovat je,“ říká výpočetní chemik Pavel Hobza z ÚOCHB, který pokročilé kvantově-chemické výpočty prováděl na superpočítačích v ostravském centru IT4Inovations.

K čemu to je?

Tento základní výzkum je důležitý pro samotné poznání našeho světa, ale už nyní vědci ví, že může pomoci i v praxi. Objev podle akademie umožní například lépe pochopit reakce jednotlivých molekul a důvod uspořádání různých molekulárních struktur.

Nová zobrazovací metoda také otevírá cestu ke zdokonalení materiálových a strukturních vlastností řady fyzikálních, biologických a chemických systémů, které mají dopad na každodenní život lidí.

Na rozsáhlém projektu spolupracovali vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) při Univerzitě Palackého v Olomouci, Fyzikálního ústavu AV, ÚOCHB a centra IT4Inovations při Vysoké škole báňské –⁠ Technické univerzitě Ostrava.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Digitální dvojče Titanicu přineslo příběh posledních minut posádky

Podrobná analýza digitálního skenu Titanicu ukazuje nový pohled na poslední hodiny zaoceánského plavidla, které od svého ztroskotání v roce 1912 leží na dně severního Atlantiku. Poskytuje například nový pohled na kotelnu a potvrzuje výpovědi svědků, že strojníci pracovali až do konce, aby udrželi na palubě elektřinu a světlo, napsala stanice BBC, která se odvolává na nový dokument společností National Geographic a Atlantic Productions.
před 2 hhodinami

Dozvuky nákazy.⁠ Co se Evropa naučila z pandemie covidu-19

Pět let poté, co Světová zdravotnická organizace vyhlásila šíření covidu-19 za celosvětovou pandemii, Evropa stále bilancuje, co se změnilo a co nikoli. Tato reportáž a interaktivní mapa od projektu A European Perspective* sleduje, jak veřejnoprávní média na celém kontinentu reflektují dopad pandemie –⁠⁠⁠⁠⁠⁠ a ptá se: Mohou nové hrozby Evropu zastihnout stejně zranitelnou?
před 4 hhodinami

Dítě, zvířata a absence artefaktů ve výjimečném brněnském hrobě matou archeology

Archeologie je věda založená na hledání podobností. Vědci na základě podobných znaků hledají souvislosti, datují a vysvětlují. Jenže občas narazí na objev, který se nepodobá ničemu. A právě takový teď popsali archeologové v Brně.
před 21 hhodinami

Kosmická loď Sojuz se dvěma Rusy a jedním Američanem se připojila k ISS

Ruská kosmická loď Sojuz MS-27 se dvěma Rusy a jedním Američanem se v úterý po třech hodinách od startu připojila k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Informovala o tom ruská vesmírná agentura Roskosmos a americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA).
před 23 hhodinami

Vědci „oživili“ zlovlky ze Hry o trůny. Mají tři štěňata

Díky genetické úpravě DNA se podařilo z obyčejných vlků vytvořit genetickou obdobu větších pravěkých vlků, kteří žili v Severní Americe a vyhynuli před deseti tisíci roky, tvrdí firma Colossal Biosciences.
včera v 11:50

„Potřebovala jsem se odzbrojit“. V terapii se stále častěji skloňuje ketamin

Lidé s duševním onemocněním se stále častěji obracejí k psychedelikům, tedy látkám, které navozují změněný stav vědomí. V Česku mohou legálně vyzkoušet zejména asistovanou terapii ketaminem, který podle odborníků umožňuje nahlédnout na problémy z jiné perspektivy, často u lidí, kterým nepomohla tradiční antidepresiva. „Ketamin by sám o sobě nic nevyřešil, ale naučil mě nechat nepříjemné věci prostě odplout,“ sdělila ČT24 Magdalena S., která ketamin v kontrolovaném prostředí vyzkoušela.
včera v 09:24

Letošní březen byl nejteplejším v Evropě

Letošní březen byl vůbec nejteplejším v Evropě, celosvětově pak dosáhly průměrné teploty druhé nejvyšší hodnoty v historii měření, informovala meteorologická služba Evropské unie Copernicus. Její satelity také zaznamenaly nejmenší březnovou plochu arktického ledu za 47 let od začátku jejího monitorování.
včeraAktualizovánovčera v 07:22

Očkujte se, vyzval Kennedy Američany kvůli spalničkám

V americkém státě Texas zemřelo druhé dítě nakažené spalničkami. Dítě školního věku nemělo očkování a bylo hospitalizováno kvůli komplikacím. Jedná se o třetí úmrtí související s nynějším šířením spalniček v USA. Americký ministr zdravotnictví Robert Kennedy mladší vyzval k očkování.
7. 4. 2025
Načítání...