Vzájemné interakce molekul vody lokalizovaných v krystalech směřující k jejich orientačnímu uspořádání
Cíle projektu
Mezi molekulami vody vzájemně vzdálenými řádově jednotky nanometrů nemohou vznikat vodíkové můstky. Dominantní roli pak hrají dipól-dipólové interakce, což vede k dynamickému chování vody velmi odlišnému od kapalné fáze. Taková situace nastává ve specifických krystalech obsahujících krystalovou vodu; v nich lze navíc odezvu vody měnit stupněm hydratace. Interakce se zde projevují kolektivními pohyby molekul vody, které budeme studovat souborem metod širokopásmové dielektrické spektroskopie. Během projektu objasníme vztahy mezi prostorovým rozložením molekul vody a jejich kolektivní dynamickou odezvou. Dipól-dipólové interakce by podle teoretických předpovědí mohly způsobovat feroelektrické uspořádání molekul vody, doprovázené mezoskopickým elektrickým polem. Obdobná uspořádání by mohla hrát zásadní roli v různých přirozených procesech, např. ovlivňovat heterogenní nukleaci ledu v přírodě. Projekt nám umožní předpovědět v jakých konfiguracích může feroelektrické uspořádání molekul vody vznikat, případně toto uspořádání i experimentálně prokázat.
Klíčová slova
Localized water moleculesdipole-dipole interactionsdielectric spectroscopyferroelectric ordering
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202000001
Hlavní účastníci
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
20-01527S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Interactions among water molecules localized in crystals tending to their orientational ordering
Anotace anglicky
Water molecules separated by distances in the order of nanometres cannot form hydrogen bonds. Then, the dipole-dipole interaction plays a major role, inducing a dynamical behavior of water very different from the liquid phase. Such a situation occurs in specific crystals containing water of crystallization; there, the water response can be additionally altered by the hydration degree. The interactions lead to collective motions of water molecules which we will study by a set of methods of broadband dielectric spectroscopy. Within the project, we will explain the links between the spatial arrangement of water molecules and their collective dynamical response. As predicted theoretically, the dipole-dipole interaction may lead to ferroelectric ordering of water molecules accompanied by a mesoscopic electric field. Similar orderings could play a key role in various natural processes, e.g., influence the heterogeneous ice nucleation in nature. The project will enable us to predict configurations allowing the ferroelectric ordering, and, possibly, to prove this ordering experimentally.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)BM - Fyzika pevných látek a magnetismus
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
V rámci projektu bylo studováno několik typů krystalů schopných hostit molekuly vody usazené na přesných krystalografických místech. Dřívější předpovědi o možném feroickém uspořádání subsystému molekul vody byly experimentálně potvrzeny. U lawsonitu přineslo komplexní studium nové důkazy o dvou známých fázových přechodech. V průběhu řešení nebyly zjištěny významnější nedostatky.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2020
Ukončení řešení
30. 6. 2023
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
1. 4. 2023
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP24-GA0-GA-U
Datum dodání záznamu
21. 5. 2024
Finance
Celkové uznané náklady
8 020 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
7 981 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
59 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
8 020 tis. Kč
Statní podpora
7 981 tis. Kč
99%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Doba řešení
01. 01. 2020 - 30. 06. 2023