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絕緣純水首次在實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)成金屬該研究現(xiàn)已發(fā)表在近期《自然》雜志上

2021-08-10 14:25:07來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

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(huì)產(chǎn)生金屬特性，譬如說(shuō)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(guó)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(guò)”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)樵诟邏合拢踊蚍肿颖粩D壓并共用電子

，這些自由移動(dòng)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(duì)于純水而言，需在4800萬(wàn)個(gè)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(lái)自世界各地11個(gè)研究機(jī)構(gòu)組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)

，“繞開”了高壓條件

，在德國(guó)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(duì)

。堿金屬其實(shí)很容易從其原子的外殼中釋放電子

，不過(guò)，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(gè)真空室內(nèi)

，室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個(gè)噴嘴滴下

，然后水蒸氣再通過(guò)管道進(jìn)入真空室

，在金屬液滴的外部形成一個(gè)極薄的外層。最后

，電子和金屬陽(yáng)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(duì)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(shí)刻

。

責(zé)任編輯：孫知兵

關(guān)鍵詞：絕緣純水金屬實(shí)驗(yàn)室研究

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