20.01.2026
Medzinárodný výskumný tím vedený vedcami z Univerzity v Rostocku, CNRS-École polytechnique vo Francúzsku a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf objavil dovtedy neznámu formu superiónovej vody po prvýkrát. Výskumníkom sa podarilo experimentálne objaviť exotickú, vysoko elektricky vodivú fázu na európskom XFEL a Linac Coherent Light Source (LCLS) na SLAC v USA. Môže sa vyskytnúť vo vnútri ľadových obrov, ako sú Urán a Neptún.
Teploty niekoľko tisíc stupňov Celzia a tlaky miliónov atmosfér: superiónová voda vzniká len za extrémnych podmienok. Tieto podmienky menia vodu na nezvyčajný stav, v ktorom sa vodíkové ióny voľne pohybujú cez pevnú mriežku atómov kyslíka.
Míľnik v planetárnom výskume
Keďže táto takzvaná fáza vedie elektrický prúd obzvlášť dobre, je spojená s tvorbou nezvyčajných magnetických polí ľadových obrov. Vďaka veľkému množstvu vody vo vnútri Uránu a Neptúna môže byť superiónová voda dokonca najbežnejšou formou vody v našej slnečnej sústave.
Nová štúdia odhaľuje zložité detaily o vode
Hoci superiónová voda už bola vytvorená v predchádzajúcich experimentoch, jej podrobná štruktúra zostávala až doteraz nejasná. Predchádzajúce štúdie naznačili, že atómy kyslíka v superiónovom ľade sa usporiadajú buď do kubickej štruktúry so stredom tela, alebo do kubickej štruktúry so stredom steny, t. j. v dvoch variantoch kockovej mriežky: v prvej sedí ďalší atóm v strede kocky, v druhej na každej stene kocky.
Nová štúdia však vykresľuje oveľa zložitejší obraz. Výskumníci zistili, že superiónová voda tvorí štruktúru, ktorá kombinuje kubické vrstvy so stredom steny a hexagonálne tesne usporiadané vrstvenie. Táto druhá zodpovedá vrstveniu tesne usporiadaných atómov v hexagonálnych vzoroch a spolu s kubickými plochami vedie k významným chybám pri stohovaní. Namiesto toho, aby sa atómy kyslíka usporiadali do jednej pravidelnej konfigurácie, tvoria hybridnú, nesprávne štruktúrovanú sekvenciu – vzor, ktorý je viditeľný len vďaka vysoko presným meraniam pomocou najmodernejších röntgenových laserov
Výskumníci vytvárajú extrémne podmienky
Na získanie týchto poznatkov tím vykonal dva experimenty: jeden na prístroji Matter in Extreme Conditions (MEC) v LCLS v USA a druhý na prístroji HED-HIBEF v európskom XFEL. Tieto zariadenia umožňujú výskumníkom stlačiť vodu na tlak viac ako 1,5 milióna atmosfér a zohriať ju na teploty niekoľkých tisíc stupňov Celzia – pričom zároveň zaznamenávajú jej atómovú štruktúru v priebehu biliontín sekundy.
Poznanie štruktúry vody prináša nové možnosti
Výsledky, ktoré sú v súlade s najpokročilejšími simuláciami, ukazujú, že superiónová voda môže vykazovať štrukturálnu rozmanitosť podobnú pevnému ľadu, ktorý vytvára rôzne kryštalické štruktúry v závislosti od tlaku a teploty. Dielo zdôrazňuje, že voda – napriek svojej zdanlivej jednoduchosti – neustále odhaľuje nové a pozoruhodné vlastnosti za extrémnych podmienok. Okrem toho tieto zistenia poskytujú cenné obmedzenia pre vylepšené modely vnútra a vývoja ľadových obrov, ktoré sú tiež veľmi bežné mimo našej slnečnej sústavy.
Projekt bol podporený ako súčasť spoločnej iniciatívy Nemeckej výskumnej nadácie (DFG) a francúzskej agentúry na financovanie výskumu ANR. Na experimentoch a hodnotení sa podieľalo viac ako 60 vedcov z Európy a USA.
Pôvodná publikácia: Pozorovanie zmiešanej tesne usporiadanej štruktúry v superiónovej vode
Zdroj: XFEL