Výzkum | Voda

Vědci vytvořili kapalinu, která nezmrzne ani při teplotě těsně nad absolutní nulou

  • Jak zabránit vodě v zamrznutí?
  • Švýcarští vědci ji „uzavřeli“ do lipidové mezofáze.
  • Kapalina nezmrzla ani při extrémně nízké teplotě -263 °C
Vědci vytvořili kapalinu, která nezmrzne ani při teplotě těsně nad absolutní nulou

Vědci ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu a Univerzity v Curychu našli způsob, jak vodě zabránit ve tvorbě ledových krystalů. Takto upravená kapalina je schopna zůstat v kapalném stavu i při teplotách -263 °C.

Výroba kostek ledu je jednoduchý proces: stačí vzít plastový zásobník na ledové kostky, který najdete ve většině domácností, naplnit ho vodou a vložit do mrazáku. Obsažená kapalina po nějakém čase zkrystalizuje a změní se na led.

Pokud byste mohli analyzovat strukturu ledových krystalů, zjistíte, že molekuly vody jsou uspořádány v pravidelných trojrozměrných mřížkových strukturách. Ve vodě jsou naopak molekuly neorganizované, což je důvod, proč teče.

Nezmrzne díky lipidům

Prvním krokem fyziků a chemiků pod vedením profesorů Raffaela Mezzenga a Ehuda Landaua na cestě za nemrznoucí vodou bylo syntetizovat novou třídu lipidů (tukových molekul), aby se vytvořila „měkká forma biologické hmoty“, která se nazývá lipidová mezofáze. V tomto materiálu se lipidy spontánně sestavují a agregují za vzniku membrán, jež se chovají jako běžné tukové molekuly.

Klepněte pro větší obrázek
Livia Salvati Manni a profesor ETH Raffaele Mezzenga s modely lipidových mezofáz

Zásadním aspektem struktury těchto lipidů je, že nedává vodě prostor k vytvoření ledových krystalů a její molekuly zůstávají neuspořádané. Ani při teplotách hluboko pod bodem mrazu voda ani lipidy nemrznou, což si vědci ověřili pomocí kapalného hélia s teplotou -263 °C, tedy jen deset stupňů nad hranicí „absolutní nuly“.

Dokázali, že ani při této extrémně nízké teplotě se nevytvořily žádné ledové krystaly – voda dle jejich slov získala „sklovitou“ strukturu. Studie tohoto neobvyklého chování vody v lipidické mezofáze, byla nedávno publikováno v časopise Nature Nanotechnology.

A komu to prospěje?

Odborníci uvádějí jako klíčový faktor poměr lipidů k vodě. Novou třídu lipidů vytvářeli na membránách některých bakterií. Tyto mikroorganismy také produkují třídu vlastních lipidů, které mohou přirozeně omezit vodu v jejich vnitřním prostoru, což jim umožňuje přežít ve velmi chladném prostředí.

Klepněte pro větší obrázek
Lipidy tvoří síť membrán, které uzavírají vodu (světle modrá)

„Co činí vývoj těchto lipidů tak složitým, je jejich syntéza a čištění,“ říká profesor chemie na Univerzitě v Curychu Ehud Landau. Vysvětluje, že je to proto, že molekuly lipidů mají dvě části; hydrofobní (odpuzuje vodu) a hydrofilní (přitahuje vodu). „Kvůli tomu je velmi obtížné s nimi pracovat,“ upřesňuje. Měkký biologický materiál, vytvořený z lipidových membrán a vody, má komplexní strukturu, která minimalizuje kontakt vody s hydrofobními částmi a maximalizuje její rozhraní s hydrofilními částmi.

A k čemu je to dobré? To vysvětluje profesor Mezzenga: „Naším hlavním cílem bylo poskytnout výzkumným pracovníkům nový nástroj, který by usnadnil studium molekulárních struktur při nízkých teplotách bez krystalů ledu a umožnil by pochopit, jak dvě hlavní složky života, tj. voda a lipidy, interagují v extrémních teplotních a geometrických podmínkách.“

Diskuze (6) Další článek: Dubnové aktualizace Windows se nepovedly. Způsobují zamrzání systému

Témata článku: Výzkum, Voda, Fyzika, Chemie, Absolutní nula, Membrána, Curych, Krystal, Molekula, Lipid, ETH, Vědec, Ledový krystal, Kapalina, Teplota, Univerzita


Určitě si přečtěte

Český Turris MOX: Nejbláznivější síťový počítač nejen pro fanoušky Lega

Český Turris MOX: Nejbláznivější síťový počítač nejen pro fanoušky Lega

** CZ.NIC začal prodávat svůj Turris MOX ** Z několika základních jednotek postavíte skoro cokoliv ** Kompletní Wi-Fi router, rozsáhlý switch i univerzální linuxový server

Jakub Čížek | 32

10 map, na kterých můžete COVID-19 sledovat téměř v živém přenosu

10 map, na kterých můžete COVID-19 sledovat téměř v živém přenosu

** Koronavrus můžete sledovat skoro živě ** Analytici a kartografové připravili hromadu map ** Vybrali jsme deset z nich

Jakub Čížek | 8

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

** Nový Edge je postavený na Chromiu ** Prohnali jsme ho benchmarky a srovnali s ostatními ** Potvrdily nám, že je prakticky stejný jako Chrome a Opera

Jakub Čížek | 66

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

** Představte si biblickou potopu ** Nejprve zaniknou Děčín a Břeclav, pak i Brno a Praha ** Hlavním městem se stane Jihlava a zbytky Čechů přežijí na Kvildě

Jakub Čížek | 94

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 8