Elektronové bouře ve zlatě popsali brněnští vědci

Bizarní fraktálové řeky, jako hadi svíjející se proudy a barevné řeky částic a polí. Tak vypadá pod povrchem svět kovů, které prozkoumali vědci z moravské metropole.

Při pohledu na okolní svět se může zdát, že věci jsou pevné, klidné a stabilní. Pod tímto povrchem se ale dějí okem neviditelné, nesmírně bouřlivé procesy, které teď popsali vědci z Brna, konkrétně z CEITEC Masarykovy univerzity. Čeští chemici pracovali na mezinárodním výzkumu.

Barevné víry a pestré proudy připomínají magnetické bouře nebo abstraktní futuristické umění. Ve skutečnosti jsou to ale mapy elektronových proudů v magnetickém poli v molekulách zlata, rtuti a astatu.

Vizualizace proudů elektronů
Zdroj: CEITEC MU

To, co na první pohled připomíná vizualizace vesmíru nebo proudění mořských proudů, se ve skutečnosti odehrává uvnitř samotných molekul. Elektrony zde vytvářejí složité proudy a víry, jejichž tvar se mění podle typu atomu i chemické vazby. A do celé této vizuálně pozoruhodné podívané vstupuje Albert Einstein.

U těžkých prvků se totiž elektrony pohybují tak rychle, že jejich chování už ovlivňují efekty speciální relativity. Bez komplikované relativistické fyziky by tak některé z těchto zvláštních elektronových obrazců vůbec nevznikly.

Různorodé procesy v molekulách

Zatímco kolem některých atomů vznikají téměř dokonale symetrické proudy, jiné vytvářejí deformované víry nebo lokální turbulence připomínající malé elektronové bouře. Právě tyto rozdíly vědci detailně zachytili pomocí pokročilých výpočetních metod.

Chování částic v kovech
Zdroj: CEITEC MU

Výsledkem nejsou „jenom“ nové poznatky o chování těžkých prvků, ale také vizuálně fascinující pohled do světa, který běžně zůstává lidským očím skrytý. Vědci podobné jevy studují proto, že právě chování elektronů rozhoduje o tom, jak jsou molekuly stabilní, jak reagují a jaké mají vlastnosti. U těžkých prvků ale klasická chemická pravidla často přestávají stačit a do hry vstupuje relativita.

Lepší porozumění těmto efektům může v budoucnu pomoci například při návrhu nových katalyzátorů nebo materiálů založených na těžkých kovech. Pro samotné vědce je ale výzkum podobných elektronových struktur také způsobem, jak nahlédnout do jednoho z nejméně intuitivních světů moderní chemie.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

VideoČíně se poprvé podařilo přistát se znovupoužitelnou vesmírnou raketou na pevnině

Čínská vesmírná raketa poprvé přistála na pevnině. Přidala se tak k americkým společnostem SpaceX a Blue Origin, které už znovupoužitelné raketové stupně běžně využívají. Šlo o teprve druhý let rakety typu Ču-čchüe-3, při prvním explodovala. Úspěšné přistání otevírá asijské velmoci cestu k opakovanému použití a tím i výraznému zlevnění startů. Evropská unie testuje vlastní znovupoužitelné rakety v několika projektech, zatím nejdál je Themis, ale pokročily už i francouzská MaiaSpace a německá Rocket Factory Augsburg.
před 11 hhodinami

Letošní El Niño může být nejextrémnější v dějinách měření

Stále více modelů předpovídá, že jev El Niño nabude letos zvlášť silnou podobu. Vědci ho zatím nikdy tak masivní nepozorovali, takže to může přinést změny, které se jim jen nesmírně obtížně předpovídají.
před 12 hhodinami

Vapování u mladých zvyšuje riziko dýchacích potíží, varují britští lékaři

Vapování může u dětí a mladistvých vést k potížím s dýcháním a spánkem nebo k problémům s duševním zdravím. Královská vysoká škola pediatrie a dětského zdraví (RCPCH) v Londýně upozornila, že je třeba zabránit lákavé propagaci elektronických cigaret a vaporizérů, uvedla stanice BBC.
před 13 hhodinami

Trump chce do roku 2030 šestkrát zvýšit počet amerických vzletů do vesmíru

Americký prezident Donald Trump ve čtvrtek podepsal memorandum, které počítá s téměř šestinásobným ročním zvýšením počtu amerických vzletů do vesmíru. Do roku 2030 by ze Spojených států mělo být prováděno tisíc startů a návratů do atmosféry ročně, napsala agentura Reuters. Trumpův dokument rovněž nařizuje úřadům hledat nová místa vhodná pro starty raket.
04:09Aktualizovánopřed 15 hhodinami

V klinické studii uspěla první vakcína proti melanomu

Společnost Moderna ve spolupráci s farmaceutickou firmou Merck vyvinula personalizovanou terapii proti rakovině, která v pokročilé fázi klinického testování v kombinaci s přípravkem Keytruda snížila riziko návratu a šíření melanomu. Nová léčba je téměř o polovinu účinnější než doposud používané léky. Pokud dojde ke schválení, mohla by výrazně zvýšit pravděpodobnost lidí po operaci melanomu, že se jim nemoc už nevrátí.
včera v 14:53

Podívejte se, jak silné je letošní sucho v kontextu dekády

Desítky satelitních snímků ukazují, jak závažné je v Evropě letos sucho a horko, respektive jak se projevují jejich dopady na rostliny.
včera v 12:41

Když vyschne řeka, život se do ní měsíce nevrátí, popisují vědci

Obnova života ve vodním toku po jeho vyschnutí může s příchodem dešťů trvat až dva měsíce. Čím déle trvá sucho, tím složitěji se ryby a další organismy vrací. Kritická hranice jsou čtyři týdny. Pokud sucho trvá déle, mohou podle hydrobiologických výzkumů uhynout všechny vodní organismy, uvedl Martin Rulík z olomoucké přírodovědecké fakulty. Další zátěží je podle něj vysoká teplota vody, která spolu s úbytkem kyslíku vytváří nejhorší podmínky.
včera v 10:19

Astronomové objevili nejrychlejší hvězdu Mléčné dráhy. Sprintuje kolem černé díry

Astronomové objevili nejrychlejší známou hvězdu v naší galaxii, Mléčné dráze, která obíhá kolem černé díry v jejím středu. Hvězda, která dostala jméno S301, obíhá svou černou díru o hmotnosti čtyř milionů Sluncí rychlostí 25 tisíc kilometrů za sekundu. Navíc se k ní přibližuje víc než jakákoli jiná dosud pozorovaná hvězda, a to tak blízko, že pociťuje účinky rotace černé díry.
19. 8. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.