科學家“繞過”高壓首次將絕緣純水轉化成金屬

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產生金屬特性，譬如說在某些行星的深處。但據消息稱，一項國際合作研究使用完全不同的方法生產了“金屬水”。這是科學家們“繞過”高壓首次在實驗室里讓原本絕緣的純水轉變成金屬。

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。這是因為在高壓下，原子或分子被擠壓并共用電子，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為導體，這種極端壓力往往僅存在于大質量行星的內部。

現在，來自世界各地11個研究機構組成的國際團隊，“繞開”了高壓條件，在德國柏林名為“BESSY Ⅱ”的實驗設施中完成了這項工作。研究團隊突破的關鍵是將水與堿金屬配對。堿金屬其實很容易從其原子的外殼中釋放電子，不過堿金屬和水之間的化學反應非常之劇烈。因此在實驗中，研究人員顛倒了慣例混合方式，改為將一小點水滴在堿金屬上，在一個真空室內，室溫下以液體形式存在的鈉鉀合金從一個噴嘴滴下，然后水蒸氣再通過管道進入真空室，在金屬液滴的外部形成一個極薄的外層。最后，電子和金屬陽離子從鈉鉀合金中流入水中，形成導電的“金屬水”。

開始是一滴純鈉鉀合金，隨后從金屬中釋放出的電子溶解在水層中，使其呈現出金色的金屬光澤。

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”成為可能，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。

想象一下這個畫面：來自世界各地的多個研究機構，利用德國柏林的實驗設施，一步一步操作，環環相扣，一切就像一場嚴謹又華麗的魔術。然后，電子和金屬陽離子流入水中。金色的光芒，覆蓋著銀色的鈉鉀液，這是人類制造出的美景——金屬水。這次他們沒有走“高壓”路線，用精巧的設計，避免了爆炸，讓純水具備了金屬特性——水中的帶電粒子的行為就像金屬塊中的自由電子一樣。制備出金屬水，就像創造出了一種新的物質，這種研究成果令人振奮和激動。