“点水成金”：科学家将纯水转化为金属

事实上，纯水几乎是完美的绝缘体。

我们都知道，自然界中的水可以导电，但那是因为其中的杂质，这些杂质溶解成自由离子，允许电流流动。而纯净的水，只有在极高的压力下才会变成“金属” —— 电子导电，但这超出了我们目前在实验室中产生的能力。

但是，一组科学研究人员首次证明了，在纯水中引起这种金属性的，不仅仅是高压。

通过将纯水与共享电子的碱金属（在这种情况下是钠和钾的合金）接触，可以添加自由移动的带电粒子，将水变成金属。由此产生的电导率虽然仅持续了几秒钟，但这是通过直接研究来了解水的这一阶段迈出的重要一步。

德国亥姆霍兹研究所的物理学家罗伯特·塞德尔说：“你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，非常令人印象深刻。”

上图：该实验的一段视频显示，水滴表面的水在几秒钟内变成了闪亮的金属。

在足够高的压力下，几乎任何材料理论上都可以导电。这个想法是，如果你把原子挤得足够紧，外层电子的轨道就会开始重叠，让它们四处移动。对于水来说，这种压力约为 48 兆巴 ，约为（略低于）地球海平面大气压的 4800 万倍。

虽然，在实验室中已经产生了超过这个值的压力，但这样的实验并不适合研究金属水。因此，由捷克科学院的有机化学家帕维尔·荣格沃斯（Pavel Jungwirth）领导的一个研究小组转向了碱金属。

这些碱金属物质很容易释放它们的外层电子，这意味着它们可以在没有高压的情况下，诱导出高压纯水的电子共享特性。但也存在这一个突出的问题：碱金属与液态水会发生强烈的反应，甚至到了发生爆炸性的程度。

上图：金属水形成的一段时间，首先从钠钾合金的液滴中形成，然后随着电子和金属阳离子移动到表面的水中而变成金色。

幸运的是，研究小组找到了一个非常巧妙的方法来解决这个问题。如果不是把金属加到水里，而是把水加到金属里会怎么样呢？

在真空室中，研究小组首先从喷嘴挤出一小块钠钾合金，这种合金在室温下是液态的，然后非常小心地使用气相沉积的方法添加了一层薄薄的纯水。接触时，电子和金属阳离子（带正电荷的离子）会从合金流入水中。

这不仅使水散发出金色的光芒，还使水具有了导电性 —— 就像我们在高压下看到的金属纯水一样。

上图：钠和钾液滴中的电子扩散到一层薄薄的水上，将水变成金色，并赋予其金属性质。

研究人员使用光学反射光谱和同步加速器 X 射线光电子光谱证实了这一点。 这两种特性（金色光泽和导电带）占据了两个不同的频率范围，这使得它们都能被清楚地识别出来。

除了让我们能更好地了解地球上的这种相变之外，这项研究还可以让我们仔细研究大型行星内部的极端高压条件。

例如，在太阳系的冰行星海王星和天王星中，液态金属氢被认为是在旋转的。 而且只有木星的压力被认为足够的高，可以使纯水金属化。

能够复制太阳系行星巨人内部条件的前景，确实令人兴奋！

科学家表示：“我们的研究不仅表明，金属水确实可以在地球上产生，而且还表征了与其美丽的金色金属光泽相关的光谱特性。”

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