開(kāi)始是一滴純鈉鉀合金,隨后從金屬中釋放出的電子溶解在水層中,使其呈現出金色的金屬光澤。圖片來(lái)源:物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日報北京8月8日電?(記者張夢(mèng)然)在正常條件下,純水幾乎是完美的絕緣體,水只有在極端壓力下才會(huì )產(chǎn)生金屬特性,譬如說(shuō)在某些行星的深處。但據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日消息稱(chēng),一項國際合作研究使用完全不同的方法生產(chǎn)了“金屬水”。這是科學(xué)家們“繞過(guò)”高壓首次在實(shí)驗室里讓原本絕緣的純水轉變成金屬。該研究現已發(fā)表在近期《自然》雜志上。
????只要有足夠大的壓力條件,很多物質(zhì),包括水在內,都可以轉化成導體,從而呈現特殊的金屬性質(zhì)。這是因為在高壓下,原子或分子被擠壓并共用電子,這些自由移動(dòng)的電子,就讓絕緣材料擁有了導電性。當然,這一條件意味著(zhù)非常高的壓力,對于純水而言,需在4800萬(wàn)個(gè)大氣壓下才有可能轉化為導體,這種極端壓力往往僅存在于大質(zhì)量行星的內部。
????現在,來(lái)自世界各地11個(gè)研究機構組成的國際團隊,“繞開(kāi)”了高壓條件,在德國柏林名為“BESSY?Ⅱ”的實(shí)驗設施中完成了這項工作。研究團隊突破的關(guān)鍵是將水與堿金屬配對。堿金屬其實(shí)很容易從其原子的外殼中釋放電子,不過(guò),堿金屬和水之間的化學(xué)反應非常之劇烈。因此在實(shí)驗中,研究人員顛倒了慣例混合方式,改為將一小點(diǎn)水滴在一滴堿金屬上,在一個(gè)真空室內,室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個(gè)噴嘴滴下,然后水蒸氣再通過(guò)管道進(jìn)入真空室,在金屬液滴的外部形成一個(gè)極薄的外層。最后,電子和金屬陽(yáng)離子從鈉鉀合金中流入水中,形成導電的“金屬水”。
????這項研究成果避開(kāi)了極端壓力的條件限制,使在地球上的實(shí)驗室內制備“金屬水”成為可能,突破了人類(lèi)對水的認知。
????研究人員羅伯特·塞德?tīng)柋硎荆麄兩踔量梢杂萌庋劭吹健敖饘偎钡南嘧儭般y色的鈉鉀液滴覆蓋著(zhù)金色的光芒”,令人“印象深刻”。研究人員帕弗爾·朱威爾斯則表示,觀(guān)察到“金屬水”是他學(xué)術(shù)生涯的高光時(shí)刻。
????想象一下這個(gè)畫(huà)面。一群國際團隊,利用德國柏林的實(shí)驗設施,一步一步操作,環(huán)環(huán)相扣,過(guò)程也必須嚴絲合縫。一切就像一場(chǎng)嚴謹又華麗的魔術(shù)。然后,電子和金屬陽(yáng)離子流入水中。金色的光芒,覆蓋著(zhù)銀色的鈉鉀液,這是人類(lèi)制造出的美景——金屬水。這次,他們沒(méi)有走“高壓”路線(xiàn),用精巧的設計,避免了爆炸,讓純水具備了金屬特性——水中的帶電粒子的行為就像金屬塊中的自由電子一樣。制備出金屬水,就像創(chuàng )造出了一種新的物質(zhì),這種美麗令人振奮和激動(dòng)。