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

Nahrávám video
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

Minutu po minutěOrion se čtyřmi astronauty míří k Měsíci

Raketa Space Launch System s lodí Orion odstartovala ve čtvrtek v 0:35 středoevropského času na misi Artemis II, jejímž cílem je průlet lodi s posádkou kolem Měsíce, což lidstvo učiní poprvé od roku 1972. Raketa vzletěla z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě a vynesla loď se čtyřmi astronauty na oběžnou dráhu, kde se Orion oddělil a pokračuje k Měsíci, který obletí ve vzdálenosti 7400 kilometrů. Na Zemi se vrátí po téměř deseti dnech v kosmu.
před 4 hhodinami

Artemis II odstartovala na cestu k obletu Měsíce

Několik let připravovaná mise Artemis II půl hodiny po půlnoci odstartovala, cílem je průlet lodi s posádkou kolem Měsíce, což lidstvo učiní poprvé od roku 1972. Hlavním plánem programu Artemis je pak návrat astronautů na Měsíc, což je nyní plánováno na rok 2028.
včeraAktualizovánopřed 6 hhodinami

Návrat Evropy k jádru může být trnitý a nahrát Rusku

Ruská invaze na Ukrajinu a v současnosti i blízkovýchodní válka oživily v Evropě kvůli prudkému zdražování energií zájem o jádro. Evropská komise chce podpořit investice a budování malých modulárních reaktorů. Jde ale o běh na dlouhou trať. Po cestě navíc hrozí posílení závislosti na ruských zdrojích i protesty veřejnosti. Kvůli zablokovanému Hormuzskému průlivu mění energetickou strategii také některé asijské země.
06:00Aktualizovánopřed 6 hhodinami

Města tradičním stromům nepřejí. „Náhradníci“ ale mohou škodit

Klimatická změna nutí česká města měnit skladbu stromů v ulicích, dosavadní domácí druhy totiž stále častěji nezvládají kombinaci sucha, horka a znečištění. Náhrada odolnějšími, často nepůvodními dřevinami ale přináší nová zdravotní i ekologická rizika, vyplývá ze studie vědců Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci (UP).
před 22 hhodinami

Čeští mladí začínají se sexem později, méně používají kondomy

Většina patnáctiletých v Česku nemá sexuální zkušenost. Teenageři první pohlavní styk stále častěji odkládají do pozdějšího věku, přičemž nejvýraznější posun psychologové sledují u dívek. Vyplývá to z výsledků dvacetileté studie Institutu pro psychologický výzkum (INPSY) Fakulty sociálních studií Masarykovy univerzity. Studie shromáždila data v šesti vývojových vlnách mezi lety 2002 a 2022 a zapojilo se do ní dvacet tisíc dospívajících, mezi nimi i žáci devátých tříd.
včera v 14:36

„Nepamatuji si, jaké to bylo bez AI.“ Švýcarská mládež propadá chatbotům

Od studijních pomůcek po emocionální podporu se AI chatboti stávají pro mnoho mladých lidí ve Švýcarsku stálými společníky, což vyvolává obavy ohledně schopnosti soustředění, osamělosti a závislosti.
včera v 14:02

Černý déšť v Íránu je jen začátek. Ve válce může jít o vodu

Americko-izraelská válka proti Íránu může na dlouhé roky poznamenat životní prostředí i zdraví obyvatel Blízkého východu. Obě strany konfliktu útočí na rafinerie či ropné sklady, což uvolňuje do ovzduší toxické látky. Pobřežní oblasti pak ohrožuje únik paliva z potopených lodí. Katastrofální následky mohou mít údery na odsolovací zařízení. Mezinárodní právo podobné útoky na civilní infrastrukturu zakazuje a experti hovoří o válečném zločinu.
včera v 07:35

AI poprvé napsala vědeckou studii, která prošla recenzním řízením

Ještě před třemi lety nedokázaly umělé inteligence (AI) namalovat lidskou ruku tak, aby měla správný počet prstů. Letos se AI poprvé podařilo vydat vědeckou studii, která bez problémů prošla procesem recenzního řízení, u něhož narazí i celá řada lidských vědců. Vědci algoritmus popsali v odborném časopise Nature.
31. 3. 2026
Načítání...