绝缘纯水首次在实验室转成金属

       开始是一滴纯钠钾合金，随后从金属中释放出的电子溶解在水层中，使其呈现出金色的金属光泽。图片来源：物理学家组织网

       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，水只有在极端压力下才会产生金属特性，譬如说在某些行星的深处。但据物理学家组织网近日消息称，一项国际合作研究使用完全不同的方法生产了“金属水”。这是科学家们“绕过”高压首次在实验室里让原本绝缘的纯水转变成金属。该研究现已发表在近期《自然》杂志上。

    只要有足够大的压力条件，很多物质，包括水在内，都可以转化成导体，从而呈现特殊的金属性质。这是因为在高压下，原子或分子被挤压并共用电子，这些自由移动的电子，就让绝缘材料拥有了导电性。当然，这一条件意味着非常高的压力，对于纯水而言，需在4800万个大气压下才有可能转化为导体，这种极端压力往往仅存在于大质量行星的内部。

    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”。

    这项研究成果避开了极端压力的条件限制，使在地球上的实验室内制备“金属水”成为可能，突破了人类对水的认知。

    研究人员罗伯特·塞德尔表示，他们甚至可以用肉眼看到“金属水”的相变——“银色的钠钾液滴覆盖着金色的光芒”，令人“印象深刻”。研究人员帕弗尔·朱威尔斯则表示，观察到“金属水”是他学术生涯的高光时刻。

    想象一下这个画面。一群国际团队，利用德国柏林的实验设施，一步一步操作，环环相扣，过程也必须严丝合缝。一切就像一场严谨又华丽的魔术。然后，电子和金属阳离子流入水中。金色的光芒，覆盖着银色的钠钾液，这是人类制造出的美景——金属水。这次，他们没有走“高压”路线，用精巧的设计，避免了爆炸，让纯水具备了金属特性——水中的带电粒子的行为就像金属块中的自由电子一样。制备出金属水，就像创造出了一种新的物质，这种美丽令人振奋和激动。