水变金属，不必远赴木星在样品室中

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在样品室中，钠钾合金从喷嘴中滴下。

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图为纯钠钾合金液滴。
即便是小孩也知道，水能导电——但这里的水是指含盐的日常用水。实际上，纯净的蒸馏水几乎是完美的绝缘体。它由水分子组成，水分子通过氢键松散地连接在一起，价电子受到束缚而不能自由移动。为了创造出带有自由移动电子的传导带，水必须被施以极端高压，使外层电子的轨道重叠。计算结果表明，这种极端压力只存在于木星等大型行星的内核之中。
【水变金属，不必远赴木星】《自然》杂志当地时间7月28日报道，一个由15名科学家组成的国际团队首次采用全新的方法制造了具有金属性质的水，并记录下了这种相变。为了完成实验，他们使用了碱金属，因为这类金属易于释放外层电子。然而，由于碱金属和水之间会发生爆炸性的化学反应，研究人员选择将少量水滴向了钠钾合金表面。
本次实验在高真空样品室中完成。液态钠钾合金从一个细喷嘴中滴下，随着液滴的拉长，少量水蒸气流入室内，在液滴表面形成一层超薄的水分子“皮肤” 。这导致电子和金属阳离子几乎立即从碱合金进入水中，水中释放的电子扮演了传导带中自由电子的角色。
研究人员Robert Seidel博士说：“你用肉眼就能看到金属水的相变！银色的钠钾液滴被金色的光芒所覆盖，这让人印象深刻。”这层薄薄的金色金属水维持了数秒。捷克科学院Pavel Jungwirth教授领导的团队运用光谱学技术，证实实验中出现的确实是金属状态下的水。
金属相的两个决定性“指纹”是等离子体频率和传导带。研究人员使用光学反射光谱和同步加速器X射线光电能谱确定了这两个“指纹”：在金色的等离子体频率下，金属水分子“皮肤”约2.7eV（蓝色可见光范围），传导带的宽度约1.1eV ，并显示出锐利的费米边缘。Seidel博士说：“本次研究不仅证实我们有能力在地球条件下制造金属水，还描述了与它美丽的金色光泽相关的光谱特性。”
编译：雷鑫宇审稿：西莫责编：陈之涵
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：https://phys.org/news/2021-07-metal.html
中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。
来源：科技工作者