【最新研究】地球上不可能做到的事,科學家居然做到了,把水變成了金屬

薛定諤的貓 2021/08/02 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

你可能熟知點石成金的故事,神仙用手指一點,就可以把石頭變成金子,為有緣者創造巨大的財富。

但神仙畢竟是傳說,現代科學也證明石頭沒有任何可能變成金子,然而《自然》雜誌週三發表的一項研究卻表明,科學家們點水成金,確實把水變成了金屬,雖然沒能進一步變成金子,但水變成的金屬卻真的金光閃閃,呈現如假包換的黃金色澤,這究竟是怎麼做到的呢?

沒有人會相信這樣的事情,只要你稍微具備一點科學知識,你就應該知道,水雖然可以稍微壓縮,但太平洋最深處馬里亞納海溝底部的水,也僅比海面壓縮了不到5%,要想把水變成金屬,必須對它施加超乎想象的巨大壓力。超乎多大的想象呢?科學家們說,需要1500萬個大氣壓。

一些人可能會想,這有多難呢?製造一個超大型液壓機就行了。好吧,這個超大型液壓機需要做到天王星海王星那麼大才行,它們的中心就可能含有金屬態的水,我們地球的中心都不行,就更別說地球表面了。

理論上只要施加足夠大的壓力,任何材料都可以變成金屬,這是因為強大的壓力會把原子或分子緊緊擠壓在一起,實在頂不住的時候,它們週邊的電子就會鬆動,讓所有原子或分子共用,導致電子移動,開始導電,變成金屬的性質。

1500萬個大氣壓?普通人想到這裡可能就沒轍了,哦一聲該幹嘛就幹嘛去了,但捷克科學院的化學家帕維爾·榮格沃斯卻靈機一動,難道不可以讓水從鹼金屬中借用電子變成金屬嗎?元素週期表中鹼金屬這一族的元素是出了名的慷慨大方,樂善好施,很多時候都願意把最外層的電子借出去,這讓它們變得「人緣」極好,和誰都能親近——化學性質極為活躍,看過最近鋰電池的爆炸,你肯定印象就更深刻了。

榮格沃斯的團隊想用鈉把水變成金屬,但鈉和水在一起可不是親近的問題,而是會釋放出巨大的「熱情」,非得用爆炸這一激烈的形式,才能體現出它把電子借給水時內心無與倫比的慷慨和喜悅。

所以關鍵就是讓鈉和水冷靜下來,接觸時反應速度減緩,不發生爆炸。研究人員為此將鈉和鉀放在一起,在室溫下形成一種液態混合物,之後將其吸入注射器,放到真空室裡。然後從注射器裡擠出一個金屬液滴,並在真空室裡注入少量水蒸氣。

見證奇跡的時刻就此到來,水蒸氣凝結在了鈉鉀液滴上,形成了0.1微米厚的一層,液滴中的電子與正金屬離子迅疾擴散到了水中,幾秒鐘內,整個水層變成了金色!

科學家們利用柏林的同步加速器進行了驗證,金色表層確實產生了金屬水的預期特徵,這意味著水確實變成了金屬。科學家們解釋說,這是因為這種情況下,電子的擴散速度比水和金屬之間的反應速度快,物理學的金屬化戰勝了化學上的分解。

當然,這種金屬化的水存在的時間只有幾秒鐘,相當於處於一種亞穩態,不過比起在地球上完全不可企及的超高壓,這已經可以說是極大的壯舉了。榮格沃斯認為這是他職業生涯以來的最大亮點。

這項研究或許有助於讓科學家們研究巨大行星內部的極度高壓狀態,加深我們對太陽系的認識。但具體可以在現實世界有什麼應用,目前暫時還無法想象,或許聰明的讀者可以提出絕佳的建議。

這項研究發表在7月28日《自然》雜誌上。

 

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