“点水成金”:科学家将纯水转化为金属

在正常条件下,纯水几乎是完美的绝缘体——水只有在极端压力下才会产生金属特性,譬如说在某些行星的深处。但据物理学家组织网近日消息称,一项国际合作研究使用完全不同的方法生产了“金属水”。这是科学家们“绕过”高压首次在实验室里让原本绝缘的纯水转变成金属。该研究现已发表在近期《自然》杂志上。只要有足够大的压力条件,包括水在内的很多物质,都可以转化成导体,从而呈现特殊的金属性质。这是因为在高压下,原子或分子被挤压并共用电子,这些自由移动的电子,就让绝缘材料拥有了导电性。当然,这一条件意味着非常高的压力——对于纯水而言,需在4800万个大气压下才有可能转化为导体,这种极端压力往往仅存在于大质量行星的内部。
现在,来自世界各地11个研究机构组成的国际团队,“绕开”了高压条件,在德国柏林名为“BESSY II”的实验设施中完成了这项工作。研究团队突破的关键是将水与碱金属配对。
碱金属其实很容易从其原子的外壳中释放电子,不过,碱金属和水之间的化学反应非常之剧烈。因此在实验中,研究人员颠倒了惯例混合方式,改为将一小点水滴在一滴碱金属上,在一个真空室内,室温下以液体形式存在的钠钾合金从一个喷嘴滴下,然后水蒸气再通过管道进入真空室,在金属液滴的外部形成一个极薄的外层。最后,电子和金属阳离子从钠钾合金中流入水中,形成导电的“金属水”。这项研究成果避开了极端压力的条件限制,使在地球上的实验室内制备“金属水”成为可能,突破了人类对水的认知。
研究人员罗伯特·塞德尔表示,他们甚至可以用肉眼看到“金属水”的相变——“银色的钠钾液滴覆盖着金色的光芒”,令人“印象深刻”。研究人员帕弗尔·朱威尔斯则表示,观察到“金属水”是他的学术生涯的高光时刻。

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