點水成金？ 科學家首次將純水轉變成金屬態

鈉鉀合金的液滴外層包裹了水分子，令水具有金屬的特性，並發出肉眼可見的金色光芒。(Phil Mason / IOCB Prague)

【大紀元2021年08月03日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）從生活常識上來說人們以為水很容易導電，這是因為生活中接觸到的水含有各種雜質，才導致水導電。純淨水其實可以稱得上是理想的絕緣體。可是最近科學家找到一個辦法，讓純淨水也展現出金屬的導電性，並在實驗中親眼看到水變成了黃金色的金屬。

研究介紹說，水分子之間以鬆散的氫鍵連接，電子仍然受到約束並不會任意移動。要形成導電帶，就要有能夠自由移動的電子。科學家以前發現在極高的壓力下，水分子外圍的電子重疊起來的時候，純水也會形成導電帶。計算顯示，只有像木星這樣大顆行星的內核裡面，才具有這樣的條件。

最近一個由15位來自世界各地11個研究機構的科學家組成的研究組發明了一個無需高壓的方法，讓純水也展現出金屬的特性。位於柏林的BESSY II同步輻射設施記錄了純水過渡到出現金屬特性的整個過程。

研究人員利用鹼金屬很容易失去外圍電子的特性，利用它們與水配合進行實驗。鹼金屬遇到水很容易爆炸。研究人員沒有把鹼金屬丟進水里，而是用一個精密的噴嘴，緩慢地在一個真空的容器內滴出一個鈉鉀合金的液滴。這種鈉鉀合金在常溫下為液態金屬。

這個噴嘴大約需要10秒的時間才會形成一個金屬滴，在這個過程里，實驗員向真空容器內加入水蒸汽。一些水分子就會附著到這個金屬小液滴的外面，形成很薄的一層水分子膜。這使得合金內的電子立即從鹼金屬脫離，進入水中。這些電子在水中就成了能夠自由移動的電子，形成了導電帶。

實驗員利用BESSY II的設備，通過測量這層水薄膜的等離子體頻率和導電帶這兩項指標，確認了這層「金屬水」的誕生。

最令人稱奇的是，這層水薄膜變成「金屬水」的過程是肉眼可見的效果——它發出金色的光芒，維持了幾秒的時間。

實驗負責人塞德爾（Robert Seidel）說：「你能親眼看到轉變成金屬水的過程！銀色的鈉鉀合金液滴的外面，裹上了一層金燦燦的外膜，這太神奇了。」

這份研究7月28日發表於《自然》（Nature）期刊。

責任編輯：葉紫微