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

Česko má 5493 památných stromů. Podívejte se na všechny

Památné stromy mají význam nejen přírodní, ale také historický a kulturní. Proto je také stát chrání pomocí zvláštních zákonů. Interaktivní mapa ukazuje všechny, které v Česku rostou.
před 11 mminutami

S léky na hubnutí se uživatelé méně hýbou, naznačil výzkum

Cílem hubnutí není jenom být štíhlý, ale to, aby člověk nebyl nadměrnou hmotností omezený, co se týká pohybu, zdraví a všech dalších aktivit. Jenže pouhé užívání léků k tomu nemusí stačit, uvádí nový výzkum, který naznačil, že po lécích na hubnutí se uživatelé hýbou méně než předtím.
před 4 hhodinami

Matematici se obávají dopadů AI. Čech vysvětluje, proč podepsal deklaraci

V „Leidenské deklaraci“ mezinárodní skupina vědců varuje, že umělá inteligence ohrožuje samotné základní hodnoty matematiky. Přišli teď s návrhem, jak v tomto oboru dál postupovat.
před 7 hhodinami

Vědci poprvé nafilmovali žraločího „Vetřelce“ v přirozeném prostředí

Žralok šotek patří vzhledem k těm nejpodivnějším žralokům, jaké věda zná. Ale až doposud pocházela pozorování dospělců jen z exemplářů, které ulovili rybáři a případně je ještě živé vrátili do moře, a z jednoho náhodného setkání u hladiny. Tito tvorové se totiž zdržují v hlubinách. Právě tam, v Tonžském příkopu u Austrálie, teď expedice australských biologů tohoto tvora poprvé pozorovala v jeho přirozeném prostředí, téměř dva kilometry pod hladinou.
před 8 hhodinami

Kosti jako nástroje, mozek odebraný z hlavy. Skotští archeologové luští hádanku

Jeden z nejpodivnějších nálezů z poslední doby oznámili archeologové z Velké Británie. Popsali hrob dvou lidí, z nichž jeden měl velmi netypická poškození kostí. A s největší pravděpodobností mu byl odstraněn krátce po smrti mozek.
včera v 10:00

„Hrouda“ chladné vody v Atlantiku naznačuje velké problémy pro Evropu

Na mapách teploty světových oceánů je jasně vidět jedno místo. Zatímco většina jejich plochy je označená červeně, tato oblast na jih od Grónska září modře. Což ukazuje, že je tam voda chladnější než dříve. Podle vědců to může mít velké dopady zejména pro Evropu.
13. 6. 2026

Internet využívá v mobilu drtivá většina českých dětí. Hlavně kvůli zábavě

Každý den používá chytré telefony v současné době 92 procent mladých a dospívajících v Česku. Je v tom podle vědců z Masarykovy univerzity vidět značný generační rozdíl, protože stolní počítač nebo notebook jich denně zapíná oproti tomu jen necelá třetina, konkrétně 31 procent.
12. 6. 2026

Viry jako zbraň proti nemocem rajčat. Čeští vědci chtějí nasadit bakteriofágy

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR) testují ochranu rajčat prostřednictvím takzvaných bakteriofágů, tedy virů, které jsou schopny ničit bakterie. Jejich cílem je najít šetrnější způsob ochrany před bakteriální tečkovitostí – chorobou, která výrazně ohrožuje výnosnost plodů. Podařilo se jim vyvinout funkční prototyp, který se nyní testuje v kontrolovaném prostředí.
12. 6. 2026
Načítání...