Vědci dokázali zobrazit pohyb a strukturu iontových hydrátů

17. 05. 2018

Bez iontových hydrátů sodíku by nemohly fungovat buňky, rozpouštět se soli. Najdeme je v iontových nápojích. Hydratace iontů má svou roli při korozi i v elektrochemii. „Podařilo se nám zaplnit jedno z bílých míst v chemii, biologii i fyzice,“ řekl Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu AV ČR. Jedinečnou studii českých a čínských vědců publikoval v těchto dnech časopis Nature.

„Udělali jsme další krok k pochopení toho, jak funguje transport hydrátů a jaký vliv má jejich struktura na jejich pohyblivost. Nikdo jiný dosud nebyl schopný studovat tyto látky, jejich pohyb a strukturu s takovou přesností,“ uvedl Pavel Jelínek, který působí také na Univerzitě Palackého v Olomouci.

Oči do nanosvěta

Možnost vidět jednotlivé molekuly, manipulovat s nimi a dokonce zobrazit i chemické vazby byla ještě poměrně nedávno nepředstavitelná. Umožnil to až rozvoj rastrovacích mikroskopů s atomárním rozlišením, který vědcům otevřel nové možnosti poznánímimo jiné v oblasti charakterizace a modifikace nanostruktur.

Čínští kolegové nejprve připravili různé typy klastrů, kdy se k atomu sodíku připoutaly různé počty molekul vody. Výsledky těchto atomárních hrátek následně vědci zkoumali pomocí speciálně upravených rastrovacích mikroskopů. Zásadní objev by však nebyl možný bez speciální metody, na jejímž vývoji se významně podíleli čeští fyzici a letos v lednu ji publikoval časopis Nature Communications.

Pohyblivost iontů ovlivňuje korozi

„Problémem při studiu těchto klastrů jsou jejich poměrně slabé vnitřní vazby, které hrot mikroskopu snadno naruší. S pomocí nové zobrazovací metody dokážeme tuto překážku překonat tím, že na hrot zavěsíme molekulu oxidu uhelnatého. Díky její přítomnosti jsme schopni vidět nejen to, zda iont obklopují jedna, dvě nebo třeba tři molekuly vody, ale sledujeme i uspořádání jednotlivých molekul, aniž bychom narušili strukturu studovaného klastru iontového hydrátu,“ vysvětlil Jelínek.

Když vědci detailně znali složení a podobu sledovaných klastrů, pomocí elektrického pulsu je rozhýbali a měřili jejich pohyblivost. Obecně platí, že čím je mobilita klastrů vyšší, tím jsou účinnější. „Zjistili jsme, že nejrychleji se pohybuje iont sodíku hydratovaný třemi molekulami vody. Z toho vyplývá, že právě tento typ klastru bude hrát významnou roli pro možnost řízení transportu sodíku v biologii nebo ovlivňovat korozi,“ doplnil Jelínek.

Připravila: Vlaďka Coufalová, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR
Foto: archiv Fyzikálního ústavu AV ČR

Vědci dokázali zobrazit pohyb a strukturu iontových hydrátů

Přečtěte si také