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?

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.

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
Foto: Úvodní foto: Pixabay
reklama
Související články
Věda a technika
Slunce přes celou oblohu i pravda o mimozemšťanech
Co se stane za 3,5 až 10 miliard let? Vědci už o tom mají poměrně jasnou představu…   Za 3,5 miliardy let. Teplota na Zemi rapidně stoupla. Vypařené oceány halí planetu do všudypřítomných mračen. Začíná to tu vypadat více jako na Venuši, než na staré dobré modré planetě. Vnější vrstvy Slunce se zatím pomalu rozpínají. […]
Věda a technika
Tip na zimní dovolenou: Kdy pojedeme do vesmírného hotelu?
Chystáte se na zimní dovolenou a chtěli byste opravdovou exotiku? Pokud ještě pár let počkáte a budete zatím šetřit, můžete vyrazit i do vesmíru. Už brzy by oběžná dráha měla být plná hotelů! Na konferenci Americké astronautické společnosti vystoupí v roce 1967 výkonný ředitel známé sítě hotelů William Barron Hilton (1927-2019): „Pevně věřím, že budeme […]
Věda a technika
Alzheimer trápí 7 milionů Evropanů. Jste v ohrožení?
Choroba, kterou poprvé popsal Alois Alzheimer v roce 1906, byla dříve považována za vzácnou, dnes jde o nejčastější příčinu demence, která vede postupně k závislosti nemocného na každodenní pomoci jiného člověka. Takže zpozorněte, pokud si nemůžete vzpomenout, jak se sází růže či peče váš oblíbený koláč, případně když jste našli ovladač od televize v troubě nebo mobil v lednici. […]
Věda a technika
Kdy ztratí Saturn své prstence?
Mezi ostatními planetami ho hned poznáme – jeho odlišnost je nepřehlédnutelná! Nebo si snad dovedete představit Saturn bez jeho závoje prstenců? Myšlenka je mnohem reálnější, než by se mohlo zdát! „Saturn je nejspíš trojplaneta,“ domnívá se v roce 1610 Galileo Galilei (1564-1642). Jeho dalekohled umožňuje pouze 32násobné zvětšení, a když s ním tedy objeví zvláštní objekty napravo […]
reklama
svět zločinu
Přepadení v Paříži: Dámy si jdou pro šperky
Jeden zůstává stát u výlohy, vytáhne zbraň a neklidně se rozhlíží kolem. Dva lupiči si natahují dámské paruky a s vytaženými zbraněmi vtrhnou do luxusního klenotnictví. Všechny přítomné natlačí ke zdi a zdá se, že zaměstnance znají jménem, aby je jeden hlídal a druhý do připravených tašek naházel šperky a hodinky. Po jejich útěku na […]
Chcete být podvodníkem?
Britský major Charles Ingram má za sebou zářivou armádní kariéru včetně účasti v mezinárodní misi OSN v Bosně. Do dějin ovšem nevstoupí jako vojevůdce nebo frontový hrdina. Jeho boj se bude odehrávat v televizním studiu. Charles Ingram je bezesporu soutěživý typ. A tak když nabývá na popularitě televizní soutěž Chcete být milionářem?, nechce zůstat stranou. Tím spíš, že […]
Podvodníci, kteří se vydávají za jiné osoby
Někteří se skrývají, aby se zbavili obvinění z horšího druhu zločinu. Jiný se vydává za příslušníka panovnického rodu. Někdo proniká do blízkosti slavných osobností, aby se cítil spokojený. Vítejte ve světě zlodějů identit. Adresář slavných obětí David Hampton (viz úvodní foto) přichází na svět do amerického Buffala roku 1964. Jednou se s kamarádem vydávají za […]
Sériový žhář: Frito Bandito si libuje v záři plamenů
Léta sužují Kalifornii ničivé požáry. Zanechávají za sebou nejen nevyčíslitelné škody, ale i lidské oběti. Když se na místo činu sjedou vyšetřovatelé, nikdo netuší, že jejich velitel tam není poprvé. Během své armádní kariéry absolvoval kalifornský mladík John Leonard Orr (*1949) hasičský výcvik u letectva, takže když v roce 1971 ve dvaadvaceti odchází do civilu, má […]
reklama
záhady a tajemství
Skotská záhada: Na prastarých kamenech je znázorněno neznámé zvíře
V předkřesťanských dobách obývali dnešní Skotsko, tehdy jedno z nejodlehlejších a nejizolovanějších míst Evropy, Piktové. Ti po sobě zanechali kamenné stély, na které zachycovali vše, co pro ně mělo nějaký význam, a to včetně zvířete, jehož identita je pro vědce dodnes záhadou… O Piktech se soudí, že byli z části keltským etnikem, které obývalo sever Británie už na […]
Posmrtný život se odehrává před smrtí
Téměř 80 procent lidí věří v nějakou formu posmrtného života. Většinou na základě zážitků těch, kteří přežili klinickou smrt. Přiživuje je řada esoterických a duchařských knih i pochybných webových stránek. Ty však často neříkají celou pravdu nebo zamlčují to, co se do obrazu úžasného posmrtného života nehodí. Věda už má navíc pro tzv. prožitky blízké […]
Zázrak v Zeitounu: Pannu Marii vyhlížely statisíce lidí
Něco takového svět v uplynulých dvou tisíci letech křesťanské historie nezažil. V káhirské čtvrti Zeitoun v Egyptě se po tři roky zjevovala Panna Marie. Zázrak se odehrával přímo na rušné ulici opakovaně několik let, a to před zraky tisíců a tisíců lidí. Údajně jej zachytili fotografové i kamery, komentovali ho politici. Církev byla zdrženlivá, vědecká […]
Skalní hádanka uprostřed pouště: Stojí za ní příroda, ufoni nebo naši předci?
Kraji vládne večerní ticho, na obloze se však jasně rozzáří světlo, které se neustále přibližuje. Futuristicky vyhlížející stroj přistává na písčité půdě. Dveře létajícího talíře se otevírají, vyběhne podsaditý mužíček, zamíří zbraní na nedaleký kámen a vypálí. Když zjistí, co způsobil, bere nohy na ramena! Nejde o film, ale o jednu z konspiračních teorií vzniku kamene […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Konec žhavého románku
nasehvezdy.cz
Konec žhavého románku
V oblíbeném seriálu ZOO hraje nejenom zpěvák Tomáš Klus (37), ale nově i jeho dcera Josefína (10). Ta má doma přezdívku „Keliška“ podle postavy drbny z filmů Slunce, seno… a to zcela po právu. Klus
Nelítostná smrt Gianniho Versace: Proč musel zemřít slavný návrhář?
epochalnisvet.cz
Nelítostná smrt Gianniho Versace: Proč musel zemřít slavný návrhář?
Jindy posílá pro noviny a kávu asistenta, tentokrát má chuť na ranní procházku, a tak na sebe rychle hodí oblečení a vyrazí. Krátce před devátou se vrací, od domovních dveří ho dělí jen pár schodů, kd
Osvěžující zeleninový salát
tisicereceptu.cz
Osvěžující zeleninový salát
Lehký zeleninový salát vám jistě přijde vhod, navíc jej vykouzlíte pouze během necelé půlhodinky. Ingredience 1 květák 2 rajčata 1 červená cibule salátová okurka malé mozarellky 150 ml bílé
Frederique Constant & seconde/seconde/ demonstrují, jak skloubit humor s precizní ruční prací
iluxus.cz
Frederique Constant & seconde/seconde/ demonstrují, jak skloubit humor s precizní ruční prací
Frederique Constant se pyšní tím, že je pravou švýcarskou hodinářskou manufakturou, která si vyrábí vlastní strojky a hodinky sestavuje ručně. Přesto není tato skutečnost vždy výrazně zdůrazňována.
Nové „dělo“ pro Karolinu: Kvantový počítač konsorcia LUMI-Q
21stoleti.cz
Nové „dělo“ pro Karolinu: Kvantový počítač konsorcia LUMI-Q
Celoevropský společný podnik EuroHPC (EuroHPC JU) vyhlásil výběrové řízení na dodavatele nového kvantového počítače konsorcia LUMI-Q, který bude umístěn v České republice a propojen se superpočítačem
Bratislava: Město, kde se tradice a současnost potkávají na každém kroku
epochanacestach.cz
Bratislava: Město, kde se tradice a současnost potkávají na každém kroku
Od českých hranic je to jen co by kamenem dohodil a ostatně většina lidí na obou stranách hraniční čáry tu hranici nikdy tak úplně nepřijala za svou. Bratislava k nám prostě nikdy nepřestala patřit stejně jako my k ní. Návštěvníci, kteří do Bratislavy zavítají poprvé, možná budou trochu bezradní. Jak se v té široké nabídce památek, atrakcí a
Záhada „mořského národa“: Prošli Frygové i přes Slovensko?
enigmaplus.cz
Záhada „mořského národa“: Prošli Frygové i přes Slovensko?
Starověkou Frygii najdeme na historických mapách na území Malé Asie. V současnosti jde o území Turecké republiky. Původní domovinou Frygů však byla Evropa, zejména oblasti jižního Balkánu, odkud se př
Minulost ukrytá ve zřícenině
skutecnepribehy.cz
Minulost ukrytá ve zřícenině
Během zahraniční dovolené se mi stala neuvěřitelná věc. V chátrajícím kostele jsem nahlédla do minulosti! Když jsem se před deseti lety rozvedla, začala jsem se hodně věnovat turistice. Nevadilo mi podnikat výlety sama, ale nejraději a nejčastěji jsem jezdila s kamarádkou Magdou, která byla rovněž rozvedená. Před časem jsme se vydaly do rumunského vnitrozemí. V den, kdy se mi
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Zelenina za syrova? Tyhle druhy rozhodně ne!
panidomu.cz
Zelenina za syrova? Tyhle druhy rozhodně ne!
V módě jsou zeleninové saláty a rozmixované nápoje smoothies. Mají prospívat zdraví, to ale platí jen v případě, že nesáhnete vedle. Mýtus je představa, že se můžeme s chutí a bez kuchyňské úpravy pustit do všeho, co na zeleninovém záhonu vyroste. U některých druhů totiž za syrova hrozí zažívací potíže, někdy i mírná otrava, u
Příčinou neplodnosti může být i netradiční tvar dělohy  Komplikuje početí i těhotenství
21stoleti.cz
Příčinou neplodnosti může být i netradiční tvar dělohy Komplikuje početí i těhotenství
Netradiční tvar dělohy může být příčinou neplodnosti, samovolných potratů nebo komplikovaného početí. Lékaři upozorňují, že na tento důvod neplodnosti se často nemyslí a vyšetření, která umí vady dělo
Fungoval Houdiniho posmrtný experiment?
enigmaplus.cz
Fungoval Houdiniho posmrtný experiment?
Policejní želízka, svěrací kazajka nebo trezor? Maďarsko-americký kouzelník a kaskadér Harry Houdini (vl. jm. Ehrich Weiss, 1874–1926) se dokáže dostat z jakéhokoliv zajetí! Před nenasytnými spáry smr