Физики смогли получить «металлическую» воду
Кажется, что вода может быть металлической только в ядре Юпитера. Отнюдь. Ученые смогли заставить тонкую пленку из молекул этого вещества проводить электричество
Чистая дистиллированная вода является почти идеальным изолятором. Он состоит из молекул, которые слабо связаны друг с другом водородными связями. Валентные электроны остаются в них связанными и неподвижными. Чтобы создать полосу проводимости при наличии свободно движущихся электронов давление на воду должно быть таким, чтобы орбитали внешних электронов перекрывались. Однако расчеты показывают, что такие давления присутствуют только в ядре крупных планет, таких как Юпитер.
Но международная группа исследователей из 11 научных организаций смогла разработать эксперимент, в котором вода начинает проявлять металлические свойства в отсутствие экстремального давления. Для проведения экспериментов ученые использовали щелочные металлы, которые очень легко высвобождают свой внешний электрон.
Известно, что щелочные металлы активно реагируют с водой, превращаясь в гидроксиды и выделяя при этом водород. Чтобы избежать такой реакции при соединении с водой натрия и калия, ученые помещали небольшое количество H2O на каплю расплава смеси Na и K. Авторы ставили эксперимент в камере высокого вакуума. Она содержала тонкое сопло, из которого капал жидкий сплав Na-K. Серебряная капля этой смеси росла около 10 секунд, пока не отделилась от сопла.
По мере роста капли ученые подавали водяной пар в камеру для образцов, после чего он образовывал чрезвычайно тонкую оболочку на поверхности капли, состоящую всего из нескольких слоев молекул воды. Это приводило к тому, что электроны, а также катионы металлов из щелочного сплава растворялись в воде. Высвобожденные электроны в воде вели себя как свободные электроны в зоне проводимости. Этот фазовый переход сразу же можно было увидеть невооруженным глазом — он сопровождался золотым сиянием.
Статья опубликована в журнале Nature.
