科学者たちは純粋な水を金属に変えました – そしてビデオもあります:ScienceAlert

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純粋な水はほぼ完璧な絶縁体です。

はい。 自然に見られる水は電気を伝導します。 しかし、これはその中にある不純物のために電流が流れる自由イオンに溶解するからです。 純粋な水は、現在実験室で生産する能力を超えて非常に高い圧力でのみ「金属性」(電子伝導性)になります。

しかし、研究者が2021年に初めて実演したように、純粋な水からこれらの金属性を誘導できるのは高圧だけではありません。

純粋な水を電子共有アルカリ金属(この場合はナトリウムとカリウムの合金)と接触させると、自由に動く荷電粒子が追加され、水が金属になります。

結果的な導電率は数秒間しか持続しませんが、直接研究することで水のこれらのステップを理解するための重要なステップです。

「金属水路の相転移を肉眼で見ることができますよ!」 ドイツ Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie の物理学者 Robert Seidel 説明した 研究が発表された2021年。

「銀色のナトリウム – カリウムの水滴が金色の光で自分自身を覆っています。これは非常に印象的です。」

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十分に高い圧力が加えられると、理論的には、ほぼ全ての材料が導電性を有し得る。

アイデアは、原子を十分に握ると、外部電子の軌道が重なり始めて移動できるということです。 水の場合、この圧力は約48メガバーに達します。 これは海面で地球大気圧の4,800万倍にわずかに及ぶ数値です。

実験室環境ではそれを超える圧力が発生しましたが、これらの実験は金属水の研究には適していません。 それでチェコ科学アカデミーの有機化学者Pavel Jungwirthが率いる研究チームはアルカリ金属に切り替えました。

これらの物質は外部電子を非常に容易に放出する。 これは、高圧なしで高圧の純水の電子共有特性を誘導できることを意味します。

一つの問題があります。 アルカリ金属は液体水と非常に反応性が高く、時には爆発するほど反応します。 下のビデオは本当にクールです。)。

金属を水に落とすとカブームが発生します。

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研究チームはこの問題を解決するための非常に素晴らしい方法を見つけました。 金属を水に加えるのではなく、金属に水を加えるとどうなりますか?

真空チャンバーでは、研究チームは室温で液体であるナトリウム – カリウム合金の小さな塊をノズルから押し出すことから始め、蒸気堆積を使用して純粋な水の薄いフィルムを非常に慎重に追加しました。

接触すると、電子と金属カチオン(正に帯電したイオン)が合金から水に流れ込みました。

これは水に黄金色の光を与えるだけでなく、水の導電性を高めました。 これは高圧の金属純水に見られるものと同じです。

これは、光学反射分光法とシンクロトロンX線光電子分光法を用いて確認された。

黄金色の光沢と導電性バンドという2つの特性は、2つの異なる周波数範囲を占めているため、両方を明確に識別できます。

この研究は、ここで地球上のこれらの相転移のより良い理解を提供することに加えて、大きな惑星内の極高圧条件の綿密な研究を可能にするかもしれません。

例えば、太陽系の氷の惑星である海王星と天王星では、液体金属水素が渦巻くと考えられています。 そして純粋な水を金属化するのに十分な圧力が高いと思われるのは木星だけです。

私たちの太陽系の巨大な惑星の内部の条件を再現できるという見通しは本当に興味深いです。

「私たちの研究は、金属水が実際に地球上で生産できることを示すだけでなく、美しい黄金色の金属光沢に関連する分光特性を特徴としています。」 セイデルは言った。

本研究は 自然

この記事の以前のバージョンは2021年7月に公開されました。

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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