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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 。 图片来源：物理学家组织网
【实验|绝缘纯水首次在实验室转成金属】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 ， 很多物质 ， 包括水在内 ， 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”是他学术生涯的高光时刻 。 （张梦然）
总编辑圈点
想象一下这个画面 。 一群国际团队 ， 利用德国柏林的实验设施 ， 一步一步操作 ， 环环相扣 ， 过程也必须严丝合缝 。 一切就像一场严谨又华丽的魔术 。 然后 ， 电子和金属阳离子流入水中 。 金色的光芒 ， 覆盖着银色的钠钾液 ， 这是人类制造出的美景——金属水 。 这次 ， 他们没有走“高压”路线 ， 用精巧的设计 ， 避免了爆炸 ， 让纯水具备了金属特性——水中的带电粒子的行为就像金属块中的自由电子一样 。 制备出金属水 ， 就像创造出了一种新的物质 ， 这种美丽令人振奋和激动 。
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