Можете да видите фазовия преход към метална вода с просто око!

Чистата вода е почти съвършен изолатор. Да, водата, която се среща в природата, провежда електричество - но това се дължи на примесите в нея, които се разтварят в свободни йони, позволяващи протичането на електрически ток. Чистата вода се превръща в "метална" - електропроводима - само при изключително високо налягане, което е отвъд сегашните ни възможности за производство в лаборатория, пише БГНЕС.

Но не само високото налягане може да предизвика тази металичност в чистата вода. Чрез вкарване на чиста вода в контакт с алкален метал, споделящ електрони - в този случай сплав от натрий и калий - могат да се добавят свободно движещи се заредени частици, които да превърнат водата в метална. Получената проводимост трае само няколко секунди, но това е значителна стъпка към възможността да се разбере тази фаза на водата, като се изследва директно.

"Можете да видите фазовия преход към метална вода с просто око!", обясни физикът Роберт Зайдел от Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie в Германия. "Сребристата натриево-калиева капка се покрива със златисто сияние, което е много впечатляващо."

При достатъчно високо налягане почти всеки материал теоретично би могъл да стане проводящ. Идеята е, че ако се притиснат атомите достатъчно плътно един до друг, орбитите на външните електрони ще започнат да се припокриват, което ще им позволи да се движат. За водата това налягане е около 48 мегабара - малко под 48 милиона пъти повече от атмосферното налягане на Земята на морското равнище.

Макар че в лабораторни условия са създавани налягания, надвишаващи това, подобни експерименти биха били неподходящи за изследване на метална вода. Затова екип от изследователи, ръководен от органичния химик Павел Юнгвирт от Чешката академия на науките, се насочва към алкалните метали. Тези вещества освобождават външните си електрони много лесно, което означава, че биха могли да предизвикат свойствата за обмен на електрони на чистата вода под високо налягане, без да е необходимо високо налягане. Има само един проблем: алкалните метали са силно реактивни с течна вода, понякога дори до степен на експлозивност.

Изследователският екип е открил много хитър начин за решаване на този проблем. Какво ще стане, ако вместо металът да се добави във вода, водата се добави към метала?

Във вакуумна камера екипът започва с изтласкване от дюза на малка капка натриево-калиева сплав, която е течна при стайна температура, и много внимателно добавя тънък филм от чиста вода чрез отлагане на пари. При контакта електроните и металните катиони (положително заредени йони) се вливат във водата от сплавта. Това не само придавана водата златист блясък, но и я превръща в проводник - точно както би трябвало да видим в метална чиста вода при високо налягане. Това е потвърдено с помощта на оптична спектроскопия на отражението и синхротронна рентгенова фотоелектронна спектроскопия, съобщава „Сайънс Алерт“.

Освен че ни дава възможност да разберем по-добре този фазов преход тук, на Земята, изследването може да позволи и внимателно изучаване на екстремните условия на високо налягане във вътрешността на големите планети. В ледените планети на Слънчевата система, Нептун и Уран например, се смята, че се завихря течен метален водород. И само на Юпитер се смята, че налягането е достатъчно високо, за да метализира чистата вода. Перспективата да успеем да възпроизведем условията във вътрешността на планетарния колос на нашата Слънчева система е наистина вълнуваща.

"Нашето изследване не само показва, че метална вода наистина може да се получи на Земята, но също така характеризира спектроскопските свойства, свързани с нейния красив златист метален блясък", казва Зайдел