Molekuly vody podivuhodně kvantově tunelují v berylu  
Ladné krystaly berylu ukrývají zvláštní kvantové chování molekul vody. Materiáloví vědci, biologové i geologové neskrývají vzrušení

Molekuly vody v berylu kvantově tunelují. Kredit: Jeff Scovil / ORNL.
Molekuly vody v berylu kvantově tunelují. Kredit: Jeff Scovil / ORNL.

Když se nějaká částice setká s bariérou, která tuto částici převyšuje svojí energií, tak by se podle klasické mechaniky měla dotyčná částice odrazit zpět. Jenže kvantová mechanika dovoluje, aby v takovém případě částice mohla s určitou pravděpodobností projít skrz bariéru. Jako by se protunelovala. Říká se tomu tunelový jev, případně kvantové tunelování (quantum tunnelling). Od počátku devadesátých let minulého století víme, že se kvantové tunelování odehrává i ve vodě.

 

 

Alexander Kolesnikov. Kredit: ORNL.
Alexander Kolesnikov. Kredit: ORNL.

 

Nedávno došlo k nečekanému objevu, když pokročilé zobrazovací metody a počítačové modely odhalily chování molekul vody, vzpírající se našim dosavadní představám. Nic takového jsme zatím neviděli u žádného plynu, kapaliny ani pevné látky. Alexander Kolesnikov z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) a jeho kolegové v článku uveřejněném časopisem Physical Review Letters popsali úplně nový „tunelovací“ stav molekul vody, obklopených ultratenkými kanálky o průměru 5 ångströmů, tedy 0,5 nanometru, v minerálu berylu. Jednotlivé atomy mívají průměr kolem 1 ångströmu a beryl je šesterečný minerál z berylia, hliníku a křemíku, mezi jehož ceněné odrůdy náležejí smaragd nebo akvamarín.

 

Akvamarín. Kredit: Vassil / Wikimedia Commons.
Akvamarín. Kredit: Vassil / Wikimedia Commons.

Na objevu se podílely experimenty s rozptylem neutronů a modelováním molekul laboratoří Spallation Neutron Source z ORNL a britské laboratoře Rutherford Appleton Laboratory. Podivuhodné chování molekul vody ve velmi stísněných podmínkách se zřejmě projevuje leckde, například v horninách, půdě nebo buněčných stěnách. Tohle bude zajímat odborníky spousty různých profesí. Objevitelé kvantového tunelování molekul vody očekávají rozruch mezi materiálovými vědci, biology i geology.

 

 

Spallation Neutron Source. Kredit: ORNL.
Spallation Neutron Source. Kredit: ORNL.

 

Podle Kolesnikova se projevuje kvantové tunelování molekul vody za nízkých teplot. Atomy vodíku a kyslíku z molekuly vody jsou delokalizované a vlastně se vyskytují na šesti symetrických pozicích uvnitř ultratenkých kanálků v berylu zároveň. Jak říká Kolesnikov, je to jeden z těch fenoménů, které se objevují ve kvantové mechanice a naše každodenní zkušenost je na ně krátká. Badatelé věří, že objev kvantového tunelování molekul vody napomůže lepšímu popisu termodynamiky a chování molekul vody v takových prostředích, jako jsou iontové kanály v buněčných membránách, uhlíkové nanotrubičky nebo třeba rozhraní minerálů. Pro Kolesnikova a spol. je nanejvýš vzrušující, že se takové kvantové kejkle zřejmě odehrávají v mnoha pěkných drahokamech.

 

 

Video:ORNL researchers discover a new state of water molecule

 

Video: What is Quantum Tunneling? (Principle and Practice)

 

Literatura

ORNL 22. 4. 2016, Physical Review Letters 116: 167802 (online 22. 4. 2016), Wikipedia (Quantum tunneling of water).

Datum: 27.04.2016
Tisk článku

Kvantový moment - Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 294 Kč
Kvantový moment
Crease Robert P., Goldhaber Alfred Scharff
Související články:

Makroskopické kvantové fenomény objeveny v ledu     Autor: Stanislav Mihulka (22.07.2015)
Kvantový Zenonův jev potvrzen: Když se díváte, atomy se nehýbají     Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2015)
V exotickém materiálu mizí elektrony jako Alenka v králičí noře     Autor: Stanislav Mihulka (13.03.2016)



Diskuze:

Jiří Kos,2016-05-01 13:03:03

To aby se teď někteří biologové začali učit kvantovou mechaniku. To jim ještě scházelo ...

Odpovědět

Jestli se to může - kreacionismus

Bohumír Tichánek,2016-04-27 11:07:56

Když se ledacos nového, zde u vody - vzpírá našim dosavadní představám - pak dojde i na vysvětlení psychologického vlivu na vodu? Nebo se jen naplní aprílový přístup?
Poznání hledajících jednotlivců nabízí, že veškerá hmota vznikla z myšlenek Stvořitele, i pro vodu.
http://hledani.gnosis.cz/vyjit-ze-sve-neznalosti-napijme-se/
Vycházet ze své neznalosti? Jsou dvě možnosti:
Buď vrstvit poznání na svou neznalost, vycházet z ní, vše přicházející k ní přidávat.
Anebo svou neznalost opouštět – „vycházet z ní“.
Bod 1) – nevystihne zákony zasazené do Vesmíru, tím civilizaci vede...

Odpovědět

Molekula vody se "točí"

Martin Krupicka,2016-04-27 11:03:02

Úplně chytrý z článku jsem nebyl, ale rád bych pár věcí doplnil. Doufám, že obrázky jsou dostupné i pro neplatiče, http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.167802

Nejdedná se o chování vody ve smyslu tekutiny, ale o jednu izolovanou molekulu uzavřenou v krystalu. V kanálku, jehož vnitřní strana je tvořena dvanácti kyslíky je molekula vody, jež může být vzhledem k okolí různě natočena, přičemž existuje 12 energetických minim. Tato minima jsou velmi mělká a voda mezi nimi může přecházaet (natáčet se). Toto by mělo při nízkých teplotách ustávat, protože klesá množství dostupné energie pro tyto změny. Ovšem bylo pozorováno, že molekula mění polohu i při teplotách pod 5K, tudíž musí mezi pozicemi tunelovat. Na základě výpočtu pak dovodili, že molekula vody je přes těchto 12 pozic "kvantově rozmáznutá", narozdíl od klasického obrazu, kde by mezi nimi přecházela.

Odpovědět

Ajta krajta

Marcel Brokát,2016-04-27 10:50:18

Znám pár esotericky zaměřených jedinců, kteří přisuzují vodě magické vlastnosti. Takže na vodu nekřičí, než se napijí, tak ji obejmou rukama a dostanou do tváře takovej přiblblej pozitivní nádech. Já jako skeptik jsem vždy když jsem toho svědkem rádoby chytrých poznámek plný a oni dostanou vždycky do tváře takový ten útrpný pohled, který říká: "chudák nechápe, ale snad jednou prozře ze svého zbytečného života..."

A teď tohle! Voda, tak prostá tekutina se chová podivně!! To bude keců typu - "Vidíš? MY jsme tušili!" ... Bože, co mám dělat, prodáváš ještě odpustky?

Odpovědět


Re: Ajta krajta

Pavol Hudák,2016-04-27 11:19:04

pokial viem, tieto vseliake podivnosti sa v makrosvete a za beznych teplot nedeju

Odpovědět


Re: Ajta krajta

Drahomír Strouhal,2016-04-27 14:23:25

Pokud někdo hodlá objímat vodu při minus dvěstěsedmdesáti, nemám s tím problém.

Odpovědět

Kvantové tunelování.

Vlastislav Výprachtický,2016-04-27 06:09:34

Vzhledem na různé druhy materiálů u kterých se tuneling projevuje, označil bych jev jako kvantová osmoza.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace