Ученые впервые создали металлическую воду в земных условиях

Международной группе исследователей впервые удалось создать в вакуумно камере воду с металлическими свойствами. Как оказалось, она имеет золотистый оттенок.

В школьном курсе физики всем нам рассказывали о том, что обычная вода является проводником, а дистиллированная – практически идеальным диэлектриком. Это связано с тем, что атомы водорода и кислорода в ее молекуле имеют слабую связь, и электроны между ними плохо перемещаются.

Для превращения воды в хороший проводник, ее молекулы нужно сжать до такой степени, чтобы орбиты внешних электронов отдельных атомов пересекались. В земных условиях это сложно сделать, поскольку такое давление присутствует только в ядрах огромных планет, таких как Юпитер. Однако команда из 11 научно-исследовательских институтов нашла другой способ создания водного раствора с металлическими свойствами.

В лаборатории BESSY II они использовали щелочные металлы (натриево-калиевый сплав), которые легко отдают свой внешний электрон и быстро взаимодействуют с водой. Чтобы избежать слишком бурной реакции и воспламенения, вместо погружения металла в воду, группа наносила ее на капли жидкого сплава.

Эксперименты проводились в вакуумной камере, где при комнатной температуре из тонкого сопла капал натриево-калиевый сплав. Рядом была расположена трубка, через которую на жидкий металл направлялся водяной пар при давлении 10-4 мбар. Примерно за 10 секунд пока капля росла, пар на ней конденсировался, создавая водяную пленку, толщиной всего в нескольких молекул.

При контакте с водой электроны и катионы щелочных металлов практически мгновенно растворяться в ней. Поскольку освободившиеся электроны в воде ведут себя как свободные электроны в зоне проводимости, то пленка приобретала металлические свойства. Фазовый переход в металлическую воду можно наблюдать невооруженным глазом в течение нескольких секунд: серебристая капля сплава покрывается золотистой пленкой.

Факт получения металлической воды был подтвержден с нескольких помощью нескольких спектроскопических анализов. Они показали, что частота плазмонов золотой металлической водяной пленки составляет около 2,7 эВ (находится в синем диапазоне видимого спектра), а зона проводимости имеет ширину около 1,1 эВ.

Ранее мы также сообщали о другом исследовании международной группы ученых, в ходе которого был открыт прочный как алмаз металлический проводник, что ранее считался невозможным.