Led o dvakrát nižší hustotě, než je běžné, se snaží vytvořit vědci na Okayamské univerzitě v Japonsku. Aeroled, jak výzkumníci fázi ledu nazvali, vzniká následkem působení záporného tlaku při teplotě blížící se absolutní nule. Jednalo by se tak už o osmnáctou známou fázi ledu.
Přestože si led většina lidí představí pouze jako zmrzlou vodu, ve skutečnosti známe již sedmnáct fází této od pradávna známé krystalické látky. V přírodě se nejběžněji vyskytuje led s hexagonální krystalovou strukturou, při teplotách pod -100 °C se pak vytváří krystaly ve tvaru krychlí podobné krystalům diamantu, které nalezneme také ve vrchních patrech naší atmosféry. Nejstabilnější fázi ledu však v přírodě nalezneme uvnitř stovky let starého arktického a antarktického ledu, kde se při teplotách 200 °C pod nulou hrany krystalů deformují, načež vzniká pevná kosočtverečná krystalová struktura.
Zaměřeno na tlak
Tvar krystalů ledu však nezávisí pouze na teplotě, důležitou roli v jejich genezi hraje také tlak, při kterém led tuhne. Během jeho růstu se látka více stmeluje a její hustota stoupá, naopak během působení extrémně záporného tlaku vznikají druhy ledu s velmi nízkým poměrem své hmotnosti a objemu. „Náš výzkum, v jehož rámci se poprvé zabýváme celou oblastí pod působením záporného tlaku, představuje významný odrazový můstek při zkoumání této rozsáhlé a komplikované části fázového diagramu,“ tvrdí vedoucí výzkumného týmu profesor Masakazu Matsumoto. Podle vědců můžeme tuto formu ledu označit za jeho osmnáctou fázi.
Led s hustotou dřeva
Struktura připomínající svým rozestavením krystalovou mřížku zeolitů původně obsahovala také atomy neonu, po jejichž odstranění vznikly v molekulách rovnoměrně rozvrstvené mezery. Právě ty zapříčiňují hustotu ledu blížící se polovině jeho běžné hodnoty, asi 0,5 g/cm3. Vědci chování aeroledu dokládají i analogií se strukturou křemene (SiO2), který se svou krystalickou strukturou zmrzlé vodě podobá. Po nahrazení atomu křemíku za atom kyslíku a následném přidání dvojice atomů vodíku by se podle jejich závěrů měla začít látka chovat právě jako led. „Aeroled může být v jistých termodynamických podmínkách pod vlivem záporného tlaku navíc mnohem stabilnější než všechny dříve objevené fáze ledu,“ dodává japonský vědec.
Dveře do studia krystalů
Výzkum fází vody v pevném skupenství pomáhá krystalografům lépe pochopit chování krystalických struktur nejrůznějších látek. K objevům nových forem ledu proto dochází s rozvojem techniky v poslední době celkem často, z posledních dvou nově pojmenovaných se vědci radovali v letech 2014 a 2016. S největší pravděpodobností tedy japonské poznatky odstartují hon za dalším výzkumem. Bádat se pak bude nejen v nejzápadnějším regionu ostrova Honšú, kde se studiem ledu začali zaobírat poměrně nedávno.
Autor obrázku: Masakazu Matsumoto (CC BY 2.0)