Velmi rychlý ohřev vody

Němečtí vědci z výzkumného pracoviště DESY (Deutsches Elektronen-SYnchrotron) v Hamburku navrhli metodu, jak ohřát vodu na 600 stupňů Celsia během poloviny jedné pikosekundy (bilióntiny sekundy). Množství takto ohřáté vody by sice bylo jen velmi malé (asi jedna miliardtina litru), nicméně by se jednalo o nejrychlejší přenos tepelné energie do molekul vody. Zmíněná kapička vody by byla vystavena prudkému a krátkému pulsu elektromagnetických vln v oblasti terahertzových frekvencí. Terahertzové vlny se, pokud jde o vlnovou délku, nacházejí v oblasti mezi vlnami infračervenými a mikrovlnami. Při tomto typu ohřevu by si voda udržela asi po dobu jedné milisekundy (tisícíny sekundy) původní objem, než by se následně její molekuly prudce rozletěly na všechny strany.

Vědci chtějí této metody rychloohřevu vody využít ke spuštění a studiu nových teplem katalyzovaných chemických reakcí, které by jinak nebyly v přírodě a vlastně doposud ani v laboratořích možné. Mnohé chemické látky budou patrně při takto rychlé dodávce tepelné energie reagovat zcela jinak než při normálních podmínkách pomalého ohřevu vodního roztoku, ve kterém se nacházejí.

Vědci sice metodu rychloohřevu vody zatím jen počítačově simulovali a teoreticky popsali (v časopise Angewandte Chemie International Edition), avšak už teď vědí, že budou k pozorování a záznamu těchto dějů a reakcí na úrovni jednotlivých molekul potřebovat zdroj ultrakrátkých rentgenových paprsků, kterými budou testovaný vzorek prosvěcovat. To bude možné zhruba od roku 2015, kdy bude v rámci laboratoře DESY uveden do provozu výkonný rentgenový laser se spojitým spektrem na bázi tzv. volných elektronů (The European X-ray Free-Electron Laser facility - XFEL).

Zdroje: Popular Science, DESY, Nanotechnology World, Angewandte Chemie International Edition, XFEL