Domů     Čeští vědci pomohli zmapovat, jak vzniká kov
Čeští vědci pomohli zmapovat, jak vzniká kov
7.12.2022

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?

reklama
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
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.

reklama

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.

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

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

Lze je ale vyrobit? Foto: Pixabay
Lze je ale vyrobit? Foto: Pixabay
Zdroje informací a fotografie
reklama
Související články
Věda a technika
Příběh cédéčka: Za všechno může Beethoven!
„Slyším zvonek u dveří a najednou mě zachvátí panika,“ zní z reproduktorů slova písně The Visitors od slavné švédské skupiny ABBA. Píše se rok 1982 a nejpopulárnější popová kapela na světě je na konci svých sil. Potrvá už jen rok, než se rozpadne a fanoušci o ní začnou mluvit v minulém čase. Přestože na jejich […]
Věda a technika
Dá se pít brčkem i ve vesmíru?
Na první pohled na tom nic není. Prostě ponoříme brčko do nápoje a kapalinu nasajeme do úst. Za chvíli bude sklenice prázdná. Ale fungovalo by to tak všude stejně? A jak je to ve vesmíru s dalšími běžnými činnostmi, které děláme na Zemi? I pokud byste se vydali „jen“ na Mount Everest, láhev s brčkem […]
Věda a technika
Akademik Lomonosov: Plovoucí jaderná elektrárna zásobuje energií celé město
Na náměstí přichází davy lidí, unavené rodiče táhnou děti se zářícími úsměvy. Centrem obdivu je statný vánoční strom, který ale zatím nesvítí. Po několika minutách už všichni překvapeně vzdychají. O veselou show se postará plavidlo, které poklidně stojí v nedalekém přístavu. Vyrábí totiž energii pro zapomenutý kraj! Někteří ho posměšně označují za jaderný Titanic či […]
Věda a technika
Mlha: Je plná života, barevná a nečekaně tichá
Když se léto na svém konci zvolna mění v nové roční období, je to zpočátku nenápadné: jen lehounký ranní opar. Ten se však postupně mění v hustší závoj, který bude brzy na několik měsíců pravidelnou součástí našich dnů. Víte, jak vzniká a proč mění barvy? A opravdu tlumí zvuk? Pokud se na mlhu podíváme blíže, […]
reklama
reklama
historie
Neuvěřitelný příběh z ostrova Brač: Kočka lovící chobotnici zažehla občanské nepokoje!
Ve 30. letech minulého století docházelo u pobřeží ostrova Brač v Jaderském moři (na území tehdejšího Království Jugoslávie) k velmi dramatickým událostem. Jak se k bračské obci Sutivan přiblížil linkový parník ze Splitu, místní obyvatelé na něj házeli kameny. Proč? Za všechno mohla jedna hladová kočka a prchající chobotnice. Na počátku byla jen ostrá slova, ale později vše […]
Nejhorší teroristický útok na Prahu: 24 hodin bezmocného pekla
Je 21. června roku 1689. Pražskými uličkami se prohání vítr. V Kaprově ulici vypuká zmatek. Hostinec U Černého orla hoří! Plameny vzápětí přeskočí na protější truhlárnu. Kostelní zvony u svatého Valentina se rozezní na poplach. Lidé běží pro připravená vědra. Jenže ty přes jasná nařízení zejí prázdnotou… Francouzský Král Slunce Ludvík XIV. (1638–1715) nastoluje krvavou […]
Král a včely: Když se obyčejný úl mění ve válečnou zbraň
Včela je symbolem píle, pořádku a medu. Ve středověku ale může mít ještě jednu, mnohem děsivější podobu. Celý úl se totiž dá použít jako zbraň. Obránci hradů ho mohou shodit na útočníky, vojáci ho mohou vystřelit katapultem a rozzuřený roj dokáže během několika okamžiků změnit dokonale připravený útok v paniku. Jeden z nejzajímavějších příběhů se […]
Svatý Václav jinak, než ho známe z legend. Vědci odhalují tvář knížete i skutečný příběh jeho smrti
Jeho příběh známe od dětství. Zbožný kníže, který peče chléb, rozdává almužny, v noci navštěvuje kostely a nakonec umírá rukou vlastního bratra. Jenže mezi legendou a historickou realitou zeje více než tisíciletá propast. Moderní výzkum dnes dokáže z kostí, nejstarších textů i archeologických nálezů poskládat překvapivě přesnější obraz muže, který se stal patronem české země. […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz