開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(xiàn)出金色的金屬光澤。圖片來源: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產(chǎn)生金屬特性,譬如說在某些行星的深處。但據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日消息稱,一項(xiàng)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”高壓首次在實(shí)驗(yàn)室里讓原本絕緣的純水轉(zhuǎn)變成金屬。該研究現(xiàn)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(nèi),都可以轉(zhuǎn)化成導(dǎo)體,從而呈現(xiàn)特殊的金屬性質(zhì)。這是因?yàn)樵诟邏合?,原子或分子被擠壓并共用電子,這些自由移動的電子,就讓絕緣材料擁有了導(dǎo)電性。當(dāng)然,這一條件意味著非常高的壓力,對于純水而言,需在4800萬個大氣壓下才有可能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體,這種極端壓力往往僅存在于大質(zhì)量行星的內(nèi)部。
????現(xiàn)在,來自世界各地11個研究機(jī)構(gòu)組成的國際團(tuán)隊(duì),“繞開”了高壓條件,在德國柏林名為“BESSY?Ⅱ”的實(shí)驗(yàn)設(shè)施中完成了這項(xiàng)工作。研究團(tuán)隊(duì)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,堿金屬和水之間的化學(xué)反應(yīng)非常之劇烈。因此在實(shí)驗(yàn)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,在一個真空室內(nèi),室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個噴嘴滴下,然后水蒸氣再通過管道進(jìn)入真空室,在金屬液滴的外部形成一個極薄的外層。最后,電子和金屬陽離子從鈉鉀合金中流入水中,形成導(dǎo)電的“金屬水”。
????這項(xiàng)研究成果避開了極端壓力的條件限制,使在地球上的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備“金屬水”成為可能,突破了人類對水的認(rèn)知。
????研究人員羅伯特·塞德爾表示,他們甚至可以用肉眼看到“金屬水”的相變——“銀色的鈉鉀液滴覆蓋著金色的光芒”,令人“印象深刻”。研究人員帕弗爾·朱威爾斯則表示,觀察到“金屬水”是他學(xué)術(shù)生涯的高光時刻。
????想象一下這個畫面。一群國際團(tuán)隊(duì),利用德國柏林的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,一步一步操作,環(huán)環(huán)相扣,過程也必須嚴(yán)絲合縫。一切就像一場嚴(yán)謹(jǐn)又華麗的魔術(shù)。然后,電子和金屬陽離子流入水中。金色的光芒,覆蓋著銀色的鈉鉀液,這是人類制造出的美景——金屬水。這次,他們沒有走“高壓”路線,用精巧的設(shè)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。