科學家將純凈水轉化為金屬——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電——但那是因為其中的雜質會溶解成自由離子，使電流流動。純水只有在極高的壓力下才會變成“金屬”——電子導電，超出了我們目前在實驗室中生產的能力。

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。

由此產生的電導率僅持續幾秒鐘，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家羅伯特·塞德爾（Robert Seidel）解釋在2021年該研究發表時。

“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境中生成，這樣的實驗不適合研究金屬水。因此，由捷克科學院的有機化學家Pavel Jungwirth領導的一個研究小組轉向了堿金屬。

這些物質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高壓純水的電子共享特性。

只有一個問題：堿金屬與液態水具有高度反應性，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。

金色光澤和導電波段這兩個特性占據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。

能夠復制我們太陽系行星巨像內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生，而且還表征了與其美麗的金色金屬光澤相關的光譜特性。塞德爾說.

該研究發表在自然界.

本文的早期版本發布于 2021 年 7 月。

寶寶起名 起名