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

Nahrávám video

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

Vědci popsali působivý řád obřích muších spermií

Spermie octomilek jsou obří, ty největší mohou mít až šest centimetrů. Kdyby měly v poměru k velikosti těla tak dlouhé spermie lidé, měřily by o deset metrů víc než plejtvák obrovský. A navíc, podle nové studie, se chovají pozoruhodně koordinovaně – na to, že pro takové chování nemají žádné smysly.
před 16 hhodinami

Hnědí trpaslíci, psychometrie i výzkum covidu. Mladí čeští vědci dostali Prémii Otto Wichterleho

Mimořádný talent na počátku vědecké dráhy – tak označila Akademie věd České republiky 23 mladých vědců a vědkyň, kterým ve středu udělila ocenění Prémie Otto Wichterleho.
před 17 hhodinami

Absolutní český teplotní rekord může padnout v neděli

Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) na svých sociálních sítích uvedl, že v neděli může padnout rekord pro vůbec nejteplejší den v dějinách tuzemského měření – dosavadní zaznamenané maximum je 40,4 stupně Celsia. „Na základě aktuálních dat lze říct, že nás čeká extrémně teplý víkend bez ohledu na to, zda bude rekord překonán, nebo ne,“ napsal ČHMÚ. V dalších dnech bude předpověď dále zpřesňovat a reagovat výstrahami.
před 21 hhodinami

Čína technologicky pokořila USA. Nejrychlejší superpočítač mají v Šen-čenu

Nejvýkonnější, oficiálně známý počítač mají poprvé od roku 2017 v Číně. Nachází se v Národním superpočítačovém centru v Šen-čenu. Z prvního místa tak sesadil americký superpočítač El Capitan. Vyplývá to z žebříčku pěti set nejrychlejších počítačů na světě, který se zveřejňuje dvakrát do roka.
před 22 hhodinami

LSD se posunulo jako možný lék proti depresi do „nadějné“ fáze

Psychedelika se zmiňují v souvislosti s léčbou vážných duševních nemocí stále častěji – řada výsledků vypadá velmi nadějně, ale zatím chyběla kvalitnější potvrzení jejich účinnosti prostřednictvím velkých dlouhodobých studií. Teď jedna taková vyšla a naznačuje, že potenciál těchto substancí je nemalý.
23. 6. 2026

Do Česka přiteče přes sto milionů na špičkovou vědu. ERC granty mají dva projekty

ERC granty jsou způsob, jak Evropská unie podporuje vědu v členských zemích. Pečlivě vybrané projekty mohou takto získat financování, které posune výzkum dál. V úterý byly zveřejněny ERC granty v kategorii Advanced (Pokročilý). Získaly je rovnou dva tuzemské projekty – jeden z Olomouce, druhý z Prahy.
23. 6. 2026

Stromy vyhrály evoluční závod, protože se nejlépe přizpůsobily suchu

Na otázku, jak se stalo, že vznikly stromy a co jim umožnilo stát se jedněmi z největších a nejdéle žijících organismů na Zemi, se pokusil odpovědět velký mezinárodní výzkum, ve kterém hráli významnou roli i experti z Česka.
23. 6. 2026

Lesy má sledovat „Velký bratr“. Drony, AI a senzory jim mohou dát šanci proti změně klimatu

Technologie umělé inteligence (AI) by v budoucnu mohla pomoci z fotek velmi podrobně analyzovat stav lesů. Nástroj, na jehož vývoji se podílí tým vědců z brněnského pracoviště Výzkumného ústavu pro krajinu, propojuje drony, laserové skenování objektů, AI a pokročilé modely růstu lesních porostů. Výsledkem má být systém schopný vyhodnocovat stav lesa až na úroveň jednotlivých stromů. A současně má předvídat jeho budoucí vývoj v podmínkách měnícího se klimatu.
23. 6. 2026
Načítání...