Odhalena krystalizace v reálném čase a atomovém rozlišení

TLDR: Metoda SMART-EM z Tokia ukázala krystalizaci kuchyňské soli ve 25 snímcích za sekundu. Jde jen o zástřel, než se podobně rychle a detailně budou sledovat vlastnosti dalších látek přímo v průběhu krystalizace – což bude mít časem i praktické aplikace. Studie tuna.

Na zoubek krystalům

Vědátoři z Tokijské univerzity dali do kupy zbrusu nové pozorovací a mikroskopovací techniky, aby vůbec poprvé v historii v atomárním rozlišení na video natočili, jak se formují krystaly soli v reálném čase! I když to nejspíše nezní jako přehršle užitečný pokus (něco samotného sami asi znáte), fskutečnosti to indikuje novou dosaženou úroveň v poznávání složení různých látek. Rozeberme si to ale detailněji…

Krystalizovali jste si někdy na škole kuchyňskou sůl? Určitě ano, hned po modré skalici je to nejpoužívanější experiment tohoto typu. Pak jste si při pokusování určitě všimli, že krystalky vznikají typicky na provázku, který v nasycené solance zanecháte – ale zapřemýšleli jste už nad tím, proč tomu tak je?

Právě tuto otázku si položili vědátoři z Tokia, když se rozhodli podívat se otázce na zoubek – a když píšu „na zoubek“, tak myslím „v atomárním detailu a pomocí elektronového mikroskopu„.

Sáhli při tom po metodě SMART-EM, čili technice elektronické mikroskopie s atomárním rozlišením v reálném čase, kterou vyvinuli přímo zdejší studentátoři. Daný bazmek pořizuje při elektronovém mikroskopování snímky rychlostí 25 snímků za sekundu, což je „shodou okolností“ rychlost standardního filmového pásu.

A díky tomu byli Japonci schopni zachytit detailní tvorbu krystalku od prvních párů sodíkového kationtu a chloridového aniontu na okrajích uhlíkové nanotrubičky, v které nechali solanku krystalizovat!

Sůl už nikdy nebude jak dřív! Zdroj: u/GD_Geola, reddit, University of Tokyo
Sůl už nikdy nebude jak dřív! Zdroj: u/GD_Geola, reddit, University of Tokyo

Přesně podle teorie

Co tam dole uviděli? Jednotlivé páry iontů se tu pospojovaly do řetízků a ty se následně v řádu sekund „secvakly“ do pravidelné krystalové mřížky!

Zajímavé bylo i to, že krystal po svém vzniku na původním povrchu nevydržel a přesunul se do prostoru, kde měl víc místa k růstu

V zásadě tak koukali na statistický vzorec četnosti vzniku krystalů, který se řídil normálním rozdělením – něco, co bylo dlouho uznávanou teorií, ale dosud nebylo experimentálně ověřeno. A tím se dostáváme taky k tomu, jestli bude díky tokijskému mikráku levnější chleba.

Čistě ze sledování krystalizace soli, která se chová vlastně přesně podle teorie, asi mnoho revolučních vynálezů nepostavíme. Ale! Smysl této studie tkví především v tom, že nám poprvé umožňuje přímo vidět, jak krystalizace vlastně začíná. To, že se při tom použila sůl, je jenom zástupná sranda za jiné tajemnější srandy, které můžeme očumovat příště.

Krystalizace je totiž proces, který se používá v chemii na mnoha místech – od získávání struktury látek (rentgenová strukturní analýza je standard) až k řízení uvolňování léčiv z tablet (protože různé krystalické formy téhož léčiva se mohou dramaticky lišit v rozpustnosti léčiva). Možností, jak nahradit sůl v tomto pokusu, je rozhodně kotel.

A sůl sama tu zjevně byla jenom pro zastřelování metody!

Co ale s tím?

Naše schopnosti očumovat krystaly se za století krystalografie jistě mnoho zlepšili – ale nyní budeme schopni nejenom koukat na atomární strukturu, ale koukat na ni v reálním čase při tom, jak vzniká!

Takže lepší pochopení onoho procesu krystalizace ve všech jeho detailech má rozhodně obrovské využití a možnost jej skutečně vidět nám o něm umožňuje uvažovat z úhlů, které by nás předtím nemusely napadnout. Kdo ví, možná nakonec díky němu lépe pochopíme i to, co dělají krystaly vodního ledu s polotovary těsta, díky čemu se vyvinou nové metody konzervace potravin, takže nakonec bude i ten chlebík levnější!

[Karel Berka, LL]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama