科學(xué)家將純凈水轉(zhuǎn)化為金屬——有視頻

純水是一種近乎完美的絕緣體。

是的，自然界中的水可以導(dǎo)電——但那是因為其中的雜質(zhì)會溶解成自由離子，使電流流動。純水只有在極高的壓力下才會變成“金屬”——電子導(dǎo)電，超出了我們目前在實驗室中生產(chǎn)的能力。

但是，正如研究人員在 2021 年首次證明的那樣，不僅高壓可以在純水中誘發(fā)這種金屬性。

通過將純水與電子共享的堿金屬（在這種情況下是鈉和鉀的合金）接觸，可以添加自由移動的帶電粒子，使水變成金屬。

由此產(chǎn)生的電導(dǎo)率僅持續(xù)幾秒鐘，但這是通過直接研究水來了解水的這一階段的重要一步。

“你可以用肉眼看到金屬水的相變！” 來自德國亥姆霍茲中心柏林材料與能源中心的物理學(xué)家羅伯特·塞德爾（Robert Seidel）解釋在2021年該研究發(fā)表時。

“銀色的鈉鉀液滴覆蓋著金色的光芒，令人印象深刻。”

在足夠高的壓力下，理論上幾乎任何材料都可以導(dǎo)電。

這個想法是，如果你把原子擠得足夠緊，外層電子的軌道就會開始重疊，允許它們四處移動。對于水來說，這個壓力約為48兆巴，略低于地球海平面大氣壓力的4800萬倍。

雖然超過這個壓力在實驗室環(huán)境中生成，這樣的實驗不適合研究金屬水。因此，由捷克科學(xué)院的有機化學(xué)家Pavel Jungwirth領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組轉(zhuǎn)向了堿金屬。

這些物質(zhì)很容易釋放它們的外部電子，這意味著它們可以在沒有高壓的情況下誘導(dǎo)高壓純水的電子共享特性。

只有一個問題：堿金屬與液態(tài)水具有高度反應(yīng)性，有時甚至達到爆炸性（有一個下面真的很酷的視頻).

將金屬放入水中，你會得到一個 kaboom。

研究小組找到了一種非常巧妙的方法來解決這個問題。如果不是將金屬添加到水中，而是將水添加到金屬中會怎樣？

在真空室中，該團隊首先從噴嘴中擠出一小團鈉鉀合金，該團塊在室溫下是液態(tài)的，然后非常小心地使用氣相沉積法添加了一層純水薄膜。

接觸后，電子和金屬陽離子（帶正電的離子）從合金流入水中。

這不僅使水具有金色的光澤，還使水具有導(dǎo)電性——就像我們在高壓下的金屬純水中看到的那樣。

使用光學(xué)反射光譜和同步加速器X射線光電子能譜證實了這一點。

金色光澤和導(dǎo)電波段這兩個特性占據(jù)了兩個不同的頻率范圍，這使得它們都能被清楚地識別出來。

除了讓我們更好地了解地球上的這種相變之外，這項研究還可以對大型行星內(nèi)部的極端高壓條件進行仔細研究。

在太陽系的冰行星中，海王星和天王星，例如，液態(tài)金屬氫被認為具有漩渦作用。而且這只是木星其中的壓力被認為足以使純水金屬化。

能夠復(fù)制我們太陽系行星巨像內(nèi)部條件的前景確實令人興奮。

“我們的研究不僅表明金屬水確實可以在地球上產(chǎn)生，而且還表征了與其美麗的金色金屬光澤相關(guān)的光譜特性。塞德爾說.

該研究發(fā)表在自然界.

本文的早期版本發(fā)布于 2021 年 7 月。

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