Fyzikové vytvořili novou formu vody

Většina vody kolem nás se nachází ve třech základních skupenstvích - ve formě kapaliny, plynné páry a ledu (druhů ledu dnes rozeznáváme více). Tím se však rozmanitost forem vody kupodivu nevyčerpává, zvláště když přihlédneme ke kvantové úrovni uspořádání molekul vody. Právě “kvantově zvláštní” formu vody se podařilo nedávno připravit fyzikům z amerického pracoviště v Oak Ridge National Laboratory.

Vědcům pod vedením Alexandera Kolesnikova se podařilo “protlačit” molekuly vody přes polovinu nanometru široké kanálky uvnitř krystalové mřížky berylu. Pro srovnání, samotné atomy mají průměr zhruba o velikosti desetiny nanometru (pro tuto délkovou veličinu se někdy používá označení “jeden angstrom”).

Právě během svého protlačování nebo “tunelování” šetiúhelníkovými kanály berylia získala molekula vody zcela nový tvar. Normálně má molekula vody poněkud asymetrický tvar jakoby “do V”, avšak uvnitř beryliových kanálků se atom kyslíku posunul směrem ke geometrickému středu šestičetné molekulární konfigurace a symetrie soustavy se zvýšila. Změna polohy se týkala jak elektronů tak i protonů uvnitř celé molekuly vody.

Vědci zjistili, že polohy atomů vodíku i kyslíku se vlastně jakoby “symetricky podřídily” šestiúhelníkové struktuře kanálků uvnitř berylia. Atomy vodíku se rozprostřely rovnoměrně kolem atomů kyslíku soustředěných ve středu, v jakési zvlněné šestiúhelníkové formě. Zároveň se zvýšila teplota molekul protlačované vody a zmizel jejich elektrický dipólový moment.

Molekula vody se tím stala navenek elektricky neutrální a ztratila svoji dřívější normální tendenci “družit se” s ostatními atomy a molekulami, čili sloužit jako univerzální rozpouštědlo.

Doposud se vědci s podobným chováním molekul vody nesetkali a proto také zatím není jasný možný potenciál využití tohoto neobvyklého kvantového jevu, který nemá analogii v rámci naší každodenní zkušenosti. Je však možné, že zkoumání vlastností nově objeveného stavu molekul vody může přispět k našemu poznání toho, jak se voda chová např. uvnitř buněčných stěn živých organismů nebo uvnitř hornin, zejména pod vysokým tlakem, který panuje v nitru Země.

Zdroje: Futurism, Popular Science, ScienceDaily, Physical Review Letters, Nanowerk, Motherboard, Phys.Org, APS Physics, ScienceAlert