Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mezi kapalné krystaly patří látky, jejichž molekuly jsou uspořádané na malých vzdálenostech (v rámci textur/domén), orientace molekul v každé z těchto částí je ale jiná. Tento typ látek byl po svém objevu na konci 19. století považován původně jen za kuriozitu, dnes jsou kapalné krystaly základem běžných monitorů, kdy principem jejich fungování je změna barvy kousku kapalného krystalu účinkem elektrického pole.
Vědci na Stockholm University nyní objevili, že po ozáření laserem se jako kapalný krystal může chovat i obyčejná voda. V látce vzniknou domény lišící se od sebe hustotou a v rámci jediné domény jsou pak molekuly víceméně uspořádané. Jako kdyby voda mohla existovat ve dvou různých stavech, jako kapalina s nízkou (LDL) a vysokou hustotou (HDL). V doménách LDL existuje přitom mezi molekulami vody silnější síť vodíkových vazeb.
Experimenty se uskutečnily na japonském rentgenovém laseru SACLA pomocí jehož pulzů byli autoři výzkumu schopni sledovat v reálném časem strukturu vody na úrovni molekul. Právě toto mapování má být hlavním výsledkem výzkumu; rentgenové světlo bylo použito z toho důvodu, že jeho vlnová délka odpovídá velikosti molekul vody.
Uspořádaný stav kapalného krystalu přetrvával vždy jen asi 160 femtosekund (10 na -15). Zajímavou možností je zkusit všechny experimenty provádět s podchlazenou vodou, kdy by se procesy mohly zpomalit a uspořádání (forma kapalného krystalu) bylo stabilnější. Samotné použité laserové světlo mělo vlnovou délku 800 nm (červený okraj viditelné části spektra). K zarovnání molekul vody je potřeba, aby světlo bylo polarizované.
Změny sítě vodíkových vazeb mohou hrát roli v biologické aktivitě vody (poznámka: kde je často pouze několik molekul, nejde o čistou vodu, dochází k interakci s povrchy, takže k nějaké ideální kapalině má voda v živých systémech stejně daleko). Je možné, že související jevy by mohly najít využití i v technologických aplikacích, třeba při čištění vody nebo jejím odsolování, ale konkrétnější nápad zatím nikdo nepředložil.
K.H.Kim et al. Anisotropic x-ray scattering of transiently oriented water. Physical Review Letters (2020) DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.076002
Zdroj: Stockholm University/Phys.org a další
Viz také: Podivnost: Voda jako směs dvou kapalin?
