Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Barevné víry, smyčky a proudy připomínající magnetické bouře nebo abstraktní digitální umění. Přesně tak vypadají mapy elektronových proudů v magnetickém poli, které vytvořil mezinárodní tým s účastí chemiků z CEITEC Masarykovy univerzity při výzkumu molekul obsahujících zlato, rtuť nebo vzácný prvek astat.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

To, co na první pohled připomíná vizualizace vesmíru nebo proudění oceánů, se ve skutečnosti odehrává uvnitř samotných molekul. Elektrony zde vytvářejí složité proudy a víry, jejichž tvar se mění podle typu atomu i chemické vazby.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

A do celé podívané vstupuje i Einstein. U těžkých prvků se totiž elektrony pohybují tak rychle, že jejich chování ovlivňují efekty speciální relativity. Bez relativistické fyziky by tak některé z těchto zvláštních elektronových obrazců vůbec nevznikly.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Zatímco kolem některých atomů vznikají téměř dokonale symetrické proudy, jiné vytvářejí deformované víry nebo lokální turbulence připomínající malé elektronové bouře. Právě tyto rozdíly vědci detailně zachytili pomocí pokročilých výpočetních metod.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Výsledkem nejsou jen nové poznatky o chování těžkých prvků, ale také vizuálně fascinující pohled do světa, který běžně zůstává lidským očím skrytý.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Vědci podobné jevy studují proto, že právě chování elektronů rozhoduje o tom, jak jsou molekuly stabilní, jak reagují a jaké mají vlastnosti. U těžkých prvků ale klasická chemická pravidla často přestávají stačit – a do hry vstupuje relativita.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Lepší porozumění těmto efektům může v budoucnu pomoci například při návrhu nových katalyzátorů nebo materiálů založených na těžkých kovech. Pro samotné vědce je ale výzkum podobných elektronových struktur také způsobem, jak nahlédnout do jednoho z nejméně intuitivních světů moderní chemie.

Studii publikoval časopis JACS Au.

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti

Původní článek

Souvislost mezi spin-orbitální relativitou a hustotami magneticky indukovaných proudů v hydridech těžkých atomů: vliv trans-ligandů

Daniel Blasco, Jan Novotný, James R. Asher, Raphael J. F. Berger, Stanislav Komorovsky, Radek Marek

JACS Au 2026, 6, 6, 3323–3335

https://doi.org/10.1021/jacsau.6c00346

licencováno pod CC-BY 4.0 

CEITEC: Chemici z CEITEC zachytili elektronové bouře ve zlatě a rtuti