Českí vedci prepisujú učebnice fyziky, pozorovali doteraz neznámy jav, pri ktorom sa látka mení z nekovu na kov v bilióntinách sekundy
Vedci z Prahy objavili extrémne rýchly jav v kvapalnom amoniaku, pri ktorom sa látka v bilióntinách sekundy preklápa medzi kovom a nekovom. Tento objav môže zásadne ovplyvniť vývoj budúcich technológií.
Tím vedcov z Ústavu organickej chémie a biochémie (ÚOCHB) v Prahe, vedený profesorom Pavlom Jungwirthom, urobil objav, ktorý môže zmeniť naše chápanie fyziky a chémie. Ich výskum, bol publikovaný aj v prestížnom časopise Nature Communications, ukazuje, že niektoré kvapaliny dokážu počas premeny na kov extrémne rýchlo prepínať medzi dvoma stavmi. Teda kovovým a nekovovým. Tento jav je taký rýchly, že sa odohráva v čase kratšom ako bilióntina sekundy, čo je pre bežného človeka takmer nepredstaviteľné.
Vedci sa už roky venujú skúmaniu, ako sa niektoré látky menia z bežného, nevodivého stavu na vodivý. Najviac ich však zaujal tekutý amoniak, do ktorého pridávali alkalické kovy, ako je lítium, sodík alebo draslík. Keď sa tieto kovy rozpustia v amoniaku, roztok zmení farbu z modrej na zlatú a začne viesť elektrinu ako kov. Doteraz sa predpokladalo, že táto premena je plynulá, teda jednoducho sa z nekovu stane kov.
Preklápanie medzi oboma stavmi je neskutočne rýchle, takmer ako okamžité
Najnovšie počítačové simulácie a výpočty však ukázali, že v skutočnosti sa materiál medzi týmito dvoma stavmi preklápa neuveriteľne rýchlo, doslova v priebehu desiatok femtosekúnd (to je milióntina miliardtiny sekundy). Vedci tento jav nazvali „ultrarýchle preklápanie“ a doteraz o ňom nikto nevedel. Znamená to, že kvapalina sa v tomto stave správa chvíľu ako kov, chvíľu ako nekov, pričom tieto zmeny sú tak rýchle, že ich bežné prístroje nedokážu zachytiť.
Objav tejto prechodnej fázy má veľký význam nielen pre základný výskum, ale aj pre budúci technologický rozvoj. Ak by sa podarilo tento jav využiť, mohli by vzniknúť nové typy elektronických zariadení, batérií či dokonca kvantových počítačov. Materiály, ktoré by dokázali takto rýchlo prepínať medzi vodivým a nevodivým stavom, by mohli byť základom pre ultrarýchle elektronické spínače alebo senzory. Takéto zariadenia by mohli pracovať oveľa rýchlejšie a efektívnejšie než tie dnešné.
Popísanie nového fyzikálneho javu je neskutočne blízko
Tím profesora Jungwirtha využil špeciálne počítačové modelovanie, ktoré im umožnilo „vidieť“, čo sa deje medzi atómami a elektrónmi v kvapaline. Pomocou simulácií molekulovej dynamiky mohli sledovať, ako sa elektróny správajú pri prechode z nekovového do kovového stavu.
Neprehliadni
Okrem toho spolupracovali s odborníkmi z Oxfordskej univerzity, Univerzity Karlovej a ďalších prestížnych inštitúcií, ktorí pomohli s interpretáciou výsledkov a experimentálnym overovaním pomocou špeciálnych prístrojov, ako je fotoelektrónová spektroskopia na synchrotróne. Táto metóda umožňuje presne zistiť, ako sú elektróny v látke usporiadané a ako sa správajú.
Najväčšou výzvou pre vedcov teraz je zachytiť tento ultrarýchly jav aj v laboratóriu. Vedci plánujú využiť ultrarýchle laserové zariadenia, ktoré by mohli umožniť pozorovať tieto premeny v reálnom čase. Ak sa im to podarí, môžeme očakávať nielen nové poznatky do učebníc, ale aj začiatok vývoja technológií, ktoré dnes ešte nepoznáme! Teraz je však dôležité, ako sa vedcom podarí podrobne preskúmať a popísať tento jav. Čaká ich tak ešte veľmi dlhá cesta ku konečnému výsledku.
Komentáre