Objev českých vědců se dostal na titul časopisu Science. Naším zlatým grálem je kovová voda, říká vedoucí týmu Pavel Jungwirth

Podcasty, rozhovory, příběhy Další podcasty, rozhovory a příběhy Úspěch české vědy. Objev týmu Pavla Jungwirtha se dostal na titul časopisu Science

Když dáte sodík do vody, vybuchne. To si možná pamatujete ještě ze školních pokusů. Tým Pavla Jungwirtha z Ústavu organické chemie a biochemie tento jev dlouhodobě studuje. A teď se se svou prací dostali dokonce na titulní stranu prestižního vědeckého časopisu Science. Sodík totiž přidávali do kapalného amoniaku, ve kterém nereaguje tak explozivně. Místo toho roztok zbarví do odstínu mědi.

Co přesně se děje, když sodík reaguje s vodou a zjednodušeně řečeno vybuchuje, začal Pavel Jungwirth studovat před pěti lety. Jenže zachytit tento proces kamerou je téměř nemožné, a navíc při takovém pokusu nejde ve vodě rozpustit dostatek sodíku, aby se jev dal pořádně zkoumat. Proto Pavel Jungwirth hledal látku, ve které by sodík nevybuchoval. A napadl ho tekutý amoniak.

Když je věda krásná

Pavel Jungwirth s obálkou časopisu Science

Roztok, ve kterém se postupně rozpouští alkalický kov – což je vidět pouhým okem, je to krásný modrý roztok – , se postupně zbarví do bronzova, popisuje Pavel Jungwirth. Právě tuto změnu barvy zachycuje i obálka časopisu Science: na bílém pozadí je vyobrazený proud modrého roztoku amoniaku, který postupně přichází do bronzové nebo měděné barvy.

„Když se na tu obálku podíváme, tak ona je opravdu pěkná. A možná to demonstruje, že věda je nejen užitečná, ale také pěkná,“ hodnotí Jungwirth.

Tým Pavla Jungwirtha zkoumal tento proces pomocí fotoelektronové spektroskopie: „Posvítí se rentgenovým paprskem, vyrazí se elektron a změří se energie toho elektronu. To vypadá jednoduše. Problém je, že to lze dělat jen ve vakuu, protože elektrony neprojdou plynem.“

Jak vyrobit tekutý drát

Jenže amoniak je těkavá kapalina a s tou se ve vakuu špatně pracuje. Vědci ji proto do vakua vstřikovali pomocí mikrotrysek.

„Jsou to velmi malé trysky, tenčí než lidský vlas, takže materiálu je tam strašně málo, a poté se to dá změřit. Vypadá to jednoduše, ale vymazlit to tak, aby se tryska neucpala, nebyla žádná legrace,“ poznamenává vědec.

A co přesně se tedy při přidání sodíku do amoniaku děje? „Kovy se vyznačují tím, že v nich jsou volné elektrony, které se mohou pohybovat – jako v drátu, který máte v zásuvce. A tady vzniká takový drát tím, že se elektrony, které se uvolňují z alkalického kovu a rozpouští se v amoniaku, začnou spojovat – jakoby do takového drátu,“ popisuje Pavel Jungwirth.

„Kovová voda“ je zlatý grál

Jde o kvantový jev zvaný perkolace – propojování elektronů, kdy z nekovové látky vznikne kov. Z roztoku se tedy stává kovový tekutý amoniak. A právě ten vědce zajímá, protože jde o pomyslný mezikrok ke kovové vodě.

„Kovová voda je náš zlatý grál. To bychom jednou chtěli udělat,“ vysvětluje Jungwirth. „Je to krásný testovací systém, pro to, abychom se naučili, co vlastně znamená, že je něco kov a jak ten kov vzniká,“ vysvětluje vědec.

O kovovém kapalném amoniaku se už dříve uvažovalo jako o možném materiálu pro takzvané supervodiče, tedy materiály, které můžou vést elektrický proud a nemají žádný odpor. Že je to slepá ulička se ukázalo už před padesáti lety, říká Pavel Jungwirth.

Mezikrok k dalším objevům

Jeho současná zjištění o tom, jak se právě třeba i z kapaliny může stát kov, ale podle něj přesto můžou být v budoucnu velmi důležitá: „Že by nám někdy v zásuvce tekl kapalný amoniak, to by nebylo praktické. Ale to, co se naučíme, můžeme použít pro systémy, které praktické budou.“

„Možná nejzajímavějším výsledkem naší práce je, že jsme ukázali, že ten přechod není prudký. Není to, jako když taje led – tam je přesná hrana. Jde o pozvolný perkolační přechod, jednotlivé elektrony se makroskopicky propojují a vzniká kovové vedení,“ uzavírá Pavel Jungwirth.

Na výzkumu spolupracoval jeho tým s vědci z Jihokalifornské Univerzity. Experimenty prováděli na synchrotronu v německé Berlíně.

Spustit audio
autoři: Vojtěch Koval , and

Odebírat podcast

Související