突破认知!“点水成金”
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◎ 科技日报记者 张梦然
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 。
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” 。
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 。
编辑:黄磊
【|突破认知!“点水成金”】审核:朱丽
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