点水成金? 科学家首次将纯水转变成金属态

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【大纪元2021年08月03日讯】(大纪元记者高文森编译报导)从生活常识上来说人们以为水很容易导电,这是因为生活中接触到的水含有各种杂质,才导致水导电。纯净水其实可以称得上是理想的绝缘体。可是最近科学家找到一个办法,让纯净水也展现出金属的导电性,并在实验中亲眼看到水变成了黄金色的金属。

研究介绍说,水分子之间以松散的氢键连接,电子仍然受到约束并不会任意移动。要形成导电带,就要有能够自由移动的电子。科学家以前发现在极高的压力下,水分子外围的电子重叠起来的时候,纯水也会形成导电带。计算显示,只有像木星这样大颗行星的内核里面,才具有这样的条件。

最近一个由15位来自世界各地11个研究机构的科学家组成的研究组发明了一个无需高压的方法,让纯水也展现出金属的特性。位于柏林的BESSY II同步辐射设施记录了纯水过渡到出现金属特性的整个过程。

研究人员利用碱金属很容易失去外围电子的特性,利用它们与水配合进行实验。碱金属遇到水很容易爆炸。研究人员没有把碱金属丢进水里,而是用一个精密的喷嘴,缓慢地在一个真空的容器内滴出一个钠钾合金的液滴。这种钠钾合金在常温下为液态金属。

这个喷嘴大约需要10秒的时间才会形成一个金属滴,在这个过程里,实验员向真空容器内加入水蒸汽。一些水分子就会附着到这个金属小液滴的外面,形成很薄的一层水分子膜。这使得合金内的电子立即从碱金属脱离,进入水中。这些电子在水中就成了能够自由移动的电子,形成了导电带。

实验员利用BESSY II的设备,通过测量这层水薄膜的等离子体频率和导电带这两项指标,确认了这层“金属水”的诞生。

最令人称奇的是,这层水薄膜变成“金属水”的过程是肉眼可见的效果——它发出金色的光芒,维持了几秒的时间。

实验负责人塞德尔(Robert Seidel)说:“你能亲眼看到转变成金属水的过程!银色的钠钾合金液滴的外面,裹上了一层金灿灿的外膜,这太神奇了。”

这份研究7月28日发表于《自然》(Nature)期刊。◇#

责任编辑:叶紫微

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