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肉眼可见!科学家首次实现水的金属态,凝结形成厚约0.1微米的薄层

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前瞻网 2021-07-29 16:50

在正常条件下,纯水几乎是完美的绝缘体。水只有在极端的压力下才会产生金属性质,比如存在于大型行星内部深处的压力。

而近日,由15名研究人员组成的国际科学家合作组织声称,他们使用了一种完全不同的方法来生产金属水,首次实现水的金属态。他们的创新近日吸引了众多关注,因为他们使用的方法非常独特。这项研究发表在《自然》(Nature)杂志上。

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水能导电——但这是指“正常的”含有盐的日常水。而纯净的蒸馏水,几乎是完美的绝缘体。它由水分子组成,它们通过氢键松散地连接在一起。价电子保持束缚而不能移动。

为了创造一个带有自由移动电子的传导带,水必须被加压到这样的程度,使外层电子的轨道重叠。然而,一项计算表明,这种压力只存在于像木星这样的大行星的核心。

在最新研究中,来自11个研究机构的15名科学家组成了一个国际合作小组,他们首次使用了一种完全不同的方法来生产具有金属性质的水溶液,并记录了BESSY II的这种相变。为了做到这一点,他们用碱金属做实验,因为碱金属很容易释放其外层电子。

但是,碱金属和水之间的化学反应是爆炸性的——这时候钠或其他碱金属在水中立即开始燃烧。但研究小组发现一种方法,他们将钠钾合金液滴暴露在少量水蒸气中,只见水在其表面开始凝结,然后形成厚约0.1微米的薄层。碱金属释放的电子和正离子迅速扩散到水中,使水变为金色。

实验生成的金属水维持了数秒,团队使用同步加速器X能谱,确认了金属水的预期特征,包括等离子频率和导带特征等。该研究不仅证明了金属水的低压制备可行性,还提供了相关特性的表征。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://phys.org/news/2021-07-metal.html

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03646-5

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