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 。
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【电子|“点水成金”：科学家将纯水转化为金属】碱金属钠、钾的电子迁移到水的薄层中 ， 使水分子转化为金属态并呈现金色光泽 。 图源：Nature网站（Philip E. Mason）
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” 。
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图片说明：开始是一滴纯钠钾合金 ， 随后从金属中释放出的电子溶解在水层中 ， 使其呈现出金色的金属光泽 。 图源：物理学家组织网
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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