20.10.2022 13:19 Евгения Маркова

Ученые превратили чистую воду в "металл"

Вода в природе проводит электричество, но только благодаря содержащимся в ней примесям, которые растворяются в свободные ионы и позволяют течь электрическому току. Чистая вода становится "металлической" — электропроводной — только при чрезвычайно высоких давлениях, превышающих современные технологические возможности для воссоздания в лабораторных условиях.

Но, как исследователи впервые продемонстрировали еще в 2021 году, не только высокое давление может придать электропроводность чистой воде.

При контакте чистой воды с щелочным металлом с общими электронами — в данном случае сплавом натрия и калия — могут быть добавлены свободно движущиеся заряженные частицы, превращающие воду в "металл".

Полученная проводимость длится всего несколько секунд, но это важный шаг к тому, чтобы понять эту фазу воды, изучая ее напрямую. Этот фазовый переход в металлическую воду можно увидеть невооруженным глазом -- серебристая натриево-калиевая капля покрывается эффектным золотым сиянием.

При достаточно высоком давлении практически любой материал теоретически может стать проводящим.

Идея состоит в том, что если сжать атомы достаточно сильно, орбитали внешних электронов начнут перекрываться, что позволит им двигаться. Для воды это давление составляет около 48 мегабар, что чуть менее 48 миллионов раз превышает земное атмосферное давление на уровне моря.

Хотя давление, даже превышающее это, было создано в лабораторных условиях, такие эксперименты были бы непригодны для изучения металлической воды. Поэтому группа исследователей во главе с химиком-органиком Павлом Юнгвиртом из Чешской академии наук обратилась к щелочным металлам.

Эти вещества очень легко высвобождают свои внешние электроны, что означает, что они могут заставить чистую воду высвобождать электроны без создания высокого давления.

Есть только одна проблема: щелочные металлы очень реагируют с жидкой водой, иногда даже до взрыва. Исследовательская группа нашла очень изящный способ решить эту проблему и вместо того, чтобы добавлять металл в воду, нанесла ее тонким слоем на шарик металла.
Это не только придало воде золотистый блеск, но и сделало воду проводящей — точно так же, как это произошло бы под высоким давлением.

Проведенное исследование может позволить изучить условия экстремально высокого давления внутри больших планет.