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在地球實現行星深處的“魔術”絕緣純水首次在實驗室轉成金屬
发布时间: 2021-08-17 16:09 | 【 【打印】【關閉】

  科技日报北京8月8日电 (记者张梦然)在正常条件下,纯水几乎是完美的绝缘体,水只有在極端壓力下才會産生金屬特性,譬如說在某些行星的深處。但據物理學家組織網近日消息稱,一項國際合作研究使用完全不同的方法生産了“金屬水”。這是科學家們“繞過”高壓首次在實驗室裏讓原本絕緣的純水轉變成金屬。該研究現已發表在近期《自然》雜志上。 

  只要有足夠大的壓力條件,很多物質,包括水在內,都可以轉化成導體,從而呈現特殊的金屬性質。這是因爲在高壓下,原子或分子被擠壓並共用電子,這些自由移動的電子,就讓絕緣材料擁有了導電性。當然,這一條件意味著非常高的壓力,對于純水而言,需在4800萬個大氣壓下才有可能轉化爲導體,這種極端壓力往往僅存在于大質量行星的內部。

  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”。

  這項研究成果避開了極端壓力的條件限制,使在地球上的實驗室內制備“金屬水”成爲可能,突破了人類對水的認知。

  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”是他學術生涯的高光時刻。

  文章來源:科技日報、科學網

  文章鏈接:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/8/462923.shtm

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