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

Evropské řeky jsou plné mikroplastů. Včetně Labe

Ve srovnání s řekami v Africe a Asii jsou ty evropské řádově čistější. Přesto je podle sérií nových výzkumů i jejich voda znečištěná podle vědců znepokojujícím množstvím částeček umělých hmot.
před 23 hhodinami

Na vzdálené planetě by mohl existovat život, naznačují zjištění vědců

Vědci objevili pomocí vesmírného teleskopu náznaky života na vzdálené planetě. Tým expertů z Cambridgeské univerzity zkoumal atmosféru na planetě s názvem K2-18b a našel známky molekul, které na Zemi produkují pouze jednoduché organismy, napsal britský server BBC. Jistotu ale badatelé ještě nemají.
včeraAktualizovánovčera v 10:30

Zemřel historik a iberoamerikanista Josef Opatrný

V úterý zemřel historik a iberoamerikanista Josef Opatrný, bylo mu 79 let. Informaci Institutu Cervantes potvrdila agentuře ČTK Monika Brenišínová ze Střediska ibero-amerických studií Filozofické fakulty Univerzity Karlovy, kde Opatrný působil. Byl předním znalcem vývoje česko-latinskoamerických vztahů a uznávaným expertem na dějiny Kuby a obecné problémy světových dějin.
16. 4. 2025Aktualizováno16. 4. 2025

Dva druhy českých lišejníků by mohly růst i na Marsu, naznačil výzkum

Vědci poprvé prokázali, že některé druhy lišejníků mohou přežít podmínky podobné těm na Marsu. A to včetně smrtícího ionizujícího záření, které těmto odolným organismům nedokázalo zabránit, aby téměř normálně rostly.
16. 4. 2025

Vědci poprvé natočili „kolosálního kalmara“ u něj doma

Vědci na palubě výzkumného plavidla zachytili vůbec první potvrzené záběry exempláře kalmara Hamiltonova (Mesonychoteuthis hamiltoni) v jeho přirozeném prostředí. Dospělí jedinci s přezdívkou kolosální oliheň, kteří byli zatím zkoumáni jen díky nálezům v žaludcích velryb, náhodným výlovům nebo ze záběrů rybářů, mohou, podle Schmidtova oceánského institutu, dorůstat délky kolem sedmi metrů. Mládě na snímku měří 30 centimetrů.
16. 4. 2025

Tričko, které upozorní řidiče na mikrospánek, vyvíjejí na univerzitě v Liberci

Blížící se mikrospánek nebo únavu řidiče za volantem pozná tričko, které vyvíjejí vědci na katedře oděvnictví Fakulty textilní Technické univerzity v Liberci. Senzory změří zpomalující se dech a spustí alarm. Podle dopravních expertů stojí mikrospánek nebo nepozornost v důsledku únavy až za pětinou dopravních nehod.
16. 4. 2025

EK poprvé schválila přípravek proti Alzheimerově chorobě

Evropská komise (EK) poprvé schválila přípravek proti Alzheimerově chorobě, informovalo v úterý generální ředitelství EK pro zdraví. Přípravek Lecanemab je však vhodný jen pro velmi malou část pacientů, u kterých může nemoc trochu zpomalit, napsala agentura DPA.
15. 4. 2025

Antibiotika mohou zhoršit reakci kojenců na očkování, zjistila studie

Lidstvo nemá účinnější ochranu dětí před nakažlivými nemocemi, než jsou vakcíny. Řada faktorů ale může zhoršit reakci na ně. Vědci teď našli řešení na rozšířený problém.
15. 4. 2025
Načítání...