Čeští vědci nahlédli jako první na světě dovnitř atomu. To, co uviděli, je senzace

hrz ČTK hrz, ČTK
12. 11. 2021 16:36
Českým vědcům se jako prvním na světě podařilo uskutečnit přímé pozorování se subatomárním rozlišením, a nahlédnout tak dovnitř atomu. Až dosud mohli experti přímo pozorovat jen jednotlivé atomy - a i to bylo považováno za zázrak techniky. Pozorování menších, subatomárních struktur bylo ale mimo rozlišovací schopnosti existujících zobrazovacích metod.
Sigma-díra, nerovnoměrné rozložení elektronového náboje kolem atomu halogenu, konkrétně bromu.
Sigma-díra, nerovnoměrné rozložení elektronového náboje kolem atomu halogenu, konkrétně bromu. | Foto: FZU/DRAWetc

Češi nyní představují světu prostřednictvím prestižního časopisu Science metodu, s jejíž pomocí do nitra atomu nahlédli. Díky tomu se jim podařilo potvrdit existenci jevu, takzvané sigma-díry, který byl teoreticky předpovězen, ale nebyl přímo pozorován.

Konkrétně se jedná o nerovnoměrné rozložení elektronového náboje kolem atomu halogenu (více v boxu na konci textu).

Čeští vědci byli schopni poprvé přímo pozorovat tato nesymetrická rozložení elektronové hustoty na jednotlivých atomech halogenových prvků, v jejich pokusu konkrétně bromu. Podařilo se jim to díky tomu, že citlivost rastrovací mikroskopie zvýšili atomem xenonu na hrotu sondy (patrné na úvodním obrázku po rozkliknutí).

Jde o průlomový objev, na němž se podílela hned tři pracoviště: Český institut výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN), Fyzikální ústav Akademie věd ČR a Ústav organické chemie a biochemie Akademie věd ČR. 

"Potvrzení existence teoreticky předpovězených sigma-děr je podobná situace jako pozorování černých děr, jejichž existence byla předpovězena v roce 1915 obecnou teorií relativity, ale které se podařilo poprvé spatřit teprve před dvěma lety. Z tohoto pohledu zobrazení sigma-díry s jistou nadsázkou představuje podobný milník na atomární úrovni," popisuje vědec Pavel Jelínek.

Vědec Pavel Jelínek
Vědec Pavel Jelínek | Foto: Nadace Experientia/Barbora Mráčková

Čechům se tak navíc podařilo dramaticky zvětšit rozlišovací schopnosti takzvané rastrovací mikroskopie. Jde o technologii, která před několika lety umožnila lidem zobrazovat jednotlivé atomy. Tentokrát se díky její úpravě vědci dostali z úrovně atomů až k subatomárním jevům.

Přesná znalost rozložení elektronového náboje na atomech je nutná k pochopení interakcí mezi jednotlivými atomy a molekulami včetně chemických reakcí.

Nová zobrazovací metoda tak otevírá cestu ke zdokonalení materiálových a strukturních vlastností řady fyzikálních, biologických či chemických systémů, které ovlivňují každodenní život.

Vědec Pavel Hobza.
Vědec Pavel Hobza. | Foto: Tomáš Třeštík

"Takzvanými nekovalentními interakcemi se zabývám celý život a je pro mě zadostiučiněním, že nyní můžeme pozorovat to, co jsme dosud 'viděli' jen v teorii, a že experimentální měření naprosto přesně potvrzují naše teoretické předpovědi existence a tvaru sigma-díry. To nám dále umožní lépe pochopit tyto interakce a interpretovat je," říká výpočetní chemik Pavel Hobza z Ústavu organické chemie a biochemie, který pokročilé kvantověchemické výpočty prováděl na superpočítačích v ostravském centru IT4Inovations.

"Ukazuje se, že halogenové vazby a obecně nekovalentní interakce hrají dominantní roli nejen v biologii, ale i v materiálových vědách. O to je naše současná práce v Science důležitější," dodává Hobza.

Rastrovací mikroskop je očima i rukama vědce

Když Pavel Jelínek dostal loni právě za vyvíjené techniky rastrovací mikroskopie prestižní Cenu Rudolfa Lukeše, vysvětloval v rozhovoru pro Aktuálně.cz jak si lze představit fungování rastrovacího mikroskopu. "Princip je podobný jako u gramofonu, kde máte jehlu, kterou jezdíte po povrchu. Jen v našem mikroskopu je ta jehla ideálně zakončena jedním atomem nebo molekulou oxidu uhelnatého. To, co snímáte, je signál, který detekuje ten jeden atom či jedna molekula na konci jehly vůči povrchu," popisoval. Tentokrát vědci použili na hrot sondy atom xenonu.

Jelínek také prohlásil, že tyto mikroskopy jsou nejen očima vědce, ale přeneseně i jeho rukama. "Rastrovací mikroskopie nám nejenom umožňuje vidět jednotlivé atomy či molekuly, ale také jsme schopni s nimi pohybovat na povrchu, popřípadě vyvolávat i chemické reakce na jednotlivých molekulách pomocí přidávání či ubírání elektronů či vybuzením různých vibrací molekuly," vysvětloval.

Co je sigma-díra
Autor fotografie: Tomáš Belloň / ÚOCHB

Co je sigma-díra

Jedná se o nesymetrické rozložení elektronové hustoty na jednotlivých atomech halogenových prvků. Charakteristický tvar sigma-díry tvoří kladně nabitá koruna obklopená pásem záporné elektronové hustoty. Tento jev byl teoreticky předpovězen před třiceti lety, nyní ho definitivně potvrdili přímým pozorováním čeští vědci. 

Na obrázku je srovnání teoretické předpovědi nerovnoměrného rozložení elektronového náboje na halogenovém atomu bromu a výsledků experimentu. Ukazuje, jak přesné teoretické představy vědci o sigma-díře měli a jak moc se shodovaly s tím, co čeští objevitelé viděli.

 

Pokud jste v článku zaznamenali chybu nebo překlep, dejte nám, prosím, vědět prostřednictvím kontaktního formuláře. Děkujeme!

Právě se děje

před 58 minutami

Senát schválil snazší odstraňování nelegálních poutačů u silnic

Odstraňování nelegálních reklamních poutačů, které se objevily u silnic, by měli řešit správci nebo vlastníci komunikací. Senát to dnes schválil v rámci vládní novely, která transformuje Ředitelství silnic a dálnic (ŘSD) z příspěvkové organizace na státní podnik. Transformace má podle vlády zlepšit prověrku finančních toků a také přinést větší konkurenceschopnost na trh práce, aby ŘSD jako státní podnik mohlo lépe platit svoje odborníky.

Pokud vlastník nebo správce komunikace zjistí, že se u komunikace objevilo reklamní zařízení, obrátí se na příslušný úřad s dotazem, zda je povoleno. Pokud povoleno není, bude mít povinnost ho odstranit. Vlastníka reklamního poutače pak bude muset informovat například na internetu a poutač bude skladovat až tři roky na jeho náklady. Pokud si ho vlastník nevyzvedne, nechá nelegální poutač sešrotovat.

Novela, kterou nyní dostane k podpisu prezident, z odstraňování nepovolených poutačů vypouští správní řízení, které je komplikované hlavně kvůli doručování různých výzev vlastníkům. Navíc se vlastníci mohou změnit nebo mohou sídlit v zahraničí, kam se jim musí doručovat korespondence.

Zdroj: ČTK
před 1 hodinou

Piráti vyloučili ze strany tři zastupitele z Prahy 1, neplnili úkoly. Trojice to odmítá

Piráti vyloučili ze strany kvůli neplnění úkolů tři zastupitele z Prahy 1 - místostarostu čtvrti Davida Bodečka, radní pro sociální oblast Ivanu Antalovou a uvolněného člena zastupitelstva Martina Ardena. Rozhodnutí strana zveřejnila na svých stránkách. Upozornil na to server Deník N. Trojice vyloučených vytvořila na radnici Prahy 1 koalici s ODS, TOP 09, ANO a Rezidenty 1, přestože členská základna Pirátů byla proti. Následně trojice odmítla z koalice vystoupit. Vyloučení na webu strany uvádějí, že většinu povinností splnili. Bodeček Deníku N řekl, že zvažuje vystoupení z pirátského klubu na pražském magistrátu.

Členská základna Pirátů už loni v listopadu rozhodla poměrem 277 ku 167 hlasů, že se Piráti nemají účastnit koalice s ODS, TOP 09, ANO a Rezidenty 1. Tři zmínění zastupitelé Pirátů v čele s Bodečkem ale již tehdy oznámili, že koaliční smlouvu vypovídat nehodlají. Rozhodčí komise pirátské strany uložila letos v únoru třem zastupitelům z Prahy 1, aby buď vyjednali novou koaliční smlouvu, nebo současnou smlouvu vypověděli a vzdali se funkcí ve vedení radnice. Zadané úkoly doteď podle komise nesplnili.

Bodeček, Antalová a Arden ve společném prohlášení na webu strany naopak tvrdí, že většinu úkolů splnili, včetně předložení nové koaliční smlouvy. "Konstatujeme, že v průběhu mimořádného přezkumu jsme se opakovaně setkali se situacemi, kdy došlo k porušování pravidla subsidiarity, šíření dezinformací a manipulacím, které negativně ovlivnily naši pozici a poškozovaly nás," sdělili. Podle rozhodčí komise však trojice předložila jen dodatek ke koaliční smlouvě, a to navíc až po uplynutí lhůty stanovené komisí.

Zdroj: ČTK
Další zprávy