Skip to content
reklama

Čeští vědci pomohli zmapovat, jak vzniká kov

Společně s nekovy a polokovy tvoří kovy tři nejzásadnější skupiny chemických prvků. Kovy patří mezi hojně průmyslově využívané, je to díky jejich ojedinělým fyzikálním vlastnostem a také proto, že se dají snadno zpracovávat.

Jak ale vznikají?

Již v lavicích základních škol se žáci učí, že kov je charakterizovaný i tím, že má mnoho volných elektronů, což z něj činí dobrý vodič. Foto: Pixabay

Obecné informace o tvorbě kovu tkví v tom, že je založena na redukci oxidů. Mezinárodní tým složený z vědců z Česka, Spojených států amerických a Německa nyní dokázal detailně zmapovat proces, při němž vzniká kov, jedná se o naprosto průlomový objev.

Nová studie publikovaná v odborném časopise Science popisuje přechod k jakémusi kovovému chování na molekulární úrovni. Je všeobecně známé, že jsou pro kov charakteristické volné elektrony, ty způsobují velkou elektrickou vodivost.

Vědecká skupina obsahující Čechy

Vědcům ze skupiny kolem fyzikálního chemika a vysokoškolského pedagoga prof. Mgr. Pavla Jungwirtha, DrSc. z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a RNDr. Ondřeje Maršálka, Ph.D. z Matematicko-fyzikální fakulty, se podařilo ukázat, jak se ze základních vázaných elektronů stává kovový vodivostní pás.

K prezentovanému objevu vedla několikaletá a poměrně náročná cesta. Zcela zásadní pro vědce bylo využití kapalného amoniaku.

blank
Většina kovů se v přírodě vyskytuje v podobě oxidů. Foto: Pixabay

Představte si třeba drát, kde jsou elektrony, které tím drátem tečou. My teď máme krásný, modelový systém, kde se to na začátku chová jako izolátor, žádné elektrony tam netečou. Přidáme alkalický kov a najednou ty elektrony propojí a vytvoří to, čemu říkáme vodivostní pás.

Vznikne nám kovové chování. Ten výzkum začal takovým „hraním si“ – házením sodíku do vody, což zná asi každý z hodin chemie jako experiment, kdy se ukáže, jak vypadá výbuch. Trik, který jsme tehdy udělali, je, že místo vody jsme tam dali kapalný amoniak, kdy k výbuchu nedochází.

A člověk tak může přidávat více a více alkalického kovu,“ řekl k výzkumu Pavel Jungwirth.

Pomohla unikátní metoda

Při práci využili výzkumníci metodu fotoelektronové spektroskopie. Technika, která využívá ultravysokého vakua, se ale přitom z dlouhodobého hlediska považovala za neslučitelnou se zkoumáním těkavých kapalin, jako je například i kapalný amoniak.

Na synchrotronu, třeba v Berlíně, kde mají velice silný zdroj rentgenového záření, můžeme materiál ozářit a studovat elektrony v něm,“ řekl Jungwirth.

blank
Některé, jako například těžší kovy, jmenovitě rtuť a olovo, tvoří tzv. sulfidy. Foto: Pixabay

První fotoelektronová měření čistého kapalného amoniaku se podařila teprve loni právě Jungwirthově týmu a jeho kolegům z jihokalifornské univerzity na synchrotronu BESSY II v Berlíně. Uspěli díky technice mikronástřiků.

Při současném výzkumu pak vědci využili také nejmodernější výpočetní postupy pro stanovení elektronových struktur, a získali tak detailní molekulový popis přechodu nekovové látky v kovovou. „Toto je taková přípravná fáze.

Snažíme se vrátit zpátky k vodě, ve které alkalické kovy vybuchují a udělat nějaký ‚trik‘, abychom mohli připravit kovovou vodu. Tedy vodu, která bude mít vlastnost kovu,“ dodal Jungwirth.

Nejmodernější výpočetní postupy

Pro stanovení elektronových struktur byly v rámci studie také využity ty nejmodernější výpočetní postupy, za jejichž návrhem a realizací stojí tým dr. Ondřeje Maršálka. „Společně se dvěma doktorandy jsme numericky počítali, jak se během extrémně krátkých časových úseků systém vyvíjí na molekulární úrovni a jaké zaujímá za dané teploty struktury.

Šlo o rozsáhlé výpočty pomocí metody ab initio molekulární dynamiky,“ dodává Maršálek.

blank
Lze je ale vyrobit? Foto: Pixabay
Foto: Úvodní foto: Pixabay
Právě v prodeji
reklama
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika
Zobrazit více …

Nenechte si ujít další zajímavé články

Sjezdařská klasika na Lipně
epochanacestach.cz

Sjezdařská klasika na Lipně

Ze všech skiareálů je...
Realizace koupelny 2023: V módě jsou beton, dřevo, velké formáty i výrazné barvy
iluxus.cz

Realizace koupelny 2023: V módě...

Nový rok, nové projekty. Pokud se i na vašem...
Plačící madona z Argentiny: Krvavé slzy léčí těžce nemocné!
enigmaplus.cz

Plačící madona z Argentiny:...

V roce 2017 začíná sošky Panny Marie v...
Opustí nakonec Filip Blažek svou manželku kvůli jiné?
nasehvezdy.cz

Opustí nakonec Filip Blažek...

Po pracovní stránce se...
Thajská polévka s kokosovým mlékem
tisicereceptu.cz

Thajská polévka s kokosovým...

Suroviny 3 cm zázvoru menší hrst stonků...
Hledání Golgoty a Ježíšova hrobu: Kde leží místo spjaté s Kristovou smrtí?
enigmaplus.cz

Hledání Golgoty a Ježíšova...

Horu, na kterou Ježíš z Nazaretu musel během svých...
Blahodárné účinky saunování
rezidenceonline.cz

Blahodárné účinky saunování

Pořídit si v dnešní době privátní saunu není vůbec...
Navzdory těžkému dětství a mládí se z Terezy Brodské stala sebevědomá dáma
nasehvezdy.cz

Navzdory těžkému dětství a...

Talentovaná a...
V soutěži o největší počet měsíců ve Sluneční soustavě jde Jupiter do trháku
21stoleti.cz

V soutěži o největší počet...

Astronomové objevili dvanáct dosud neznámých měsíců...
Byly jsme kamarádky, až děti nás rozeštvaly
skutecnepribehy.cz

Byly jsme kamarádky, až děti...

Dnes si to nedokážu vysvětlit. Jak nás...
Za divočinou nemusíte cestovat daleko
epochalnisvet.cz

Za divočinou nemusíte...

Evropa, ač to nemusí být na první pohled patrné, je...
Opary: Hlavní sezónu mají v létě, ale potrápit mohou kdykoliv
panidomu.cz

Opary: Hlavní sezónu mají v...

Příčinou je vyšší intenzita UV záření a...

Předplatné časopisu

Chcete znát odpověďi? EPOCHA je pro Vás jasnou volbou. Již 17 let pro vás mícháme koktejl toho nejzajímavějšího, co se kolem nás děje!

Zvolte variantu

Epocha