點水成“金”不是夢！

鈉和鉀液滴中的電子擴散到一層薄薄的水上，使其變成金色，并賦予其金屬屬性。 圖片來源：Philip E. Mason

想要像煉金術(shù)士一樣點水成金？科學家找到了一個好辦法，能夠把水變成一種閃亮的金屬材料。

在7月29日發(fā)表于《自然》的一項研究中，研究人員通過在共享電子的堿金屬周圍形成一層薄薄的水，實現(xiàn)了點水成“金”。

盡管水的金屬狀態(tài)只保持了幾秒鐘，但實驗過程并不需要施加將非金屬材料轉(zhuǎn)化為導電金屬通常所需的高壓。

理論上講，只要施加足夠大的壓力，大多數(shù)材料都能變成金屬。當原子或分子被緊密地擠壓在一起時，它們會共享外部電子，這些電子可以像在一塊銅或鐵中一樣導電。

地球物理學家認為，海王星或天王星等大質(zhì)量行星的中心就含有這種金屬狀態(tài)的水，處于高壓金屬狀態(tài)的氫甚至可以成為超導體。

研究論文合著者之一、捷克科學院物理化學家Pavel Jungwirth說，以這種方式將水轉(zhuǎn)化為金屬需要1500萬個大氣壓，這是目前實驗室中無法做到的。但他認為水可以通過另一種方式導電，即從堿金屬中借用電子。

堿金屬是指在元素周期表ⅠA族中除氫（H）以外的6個金屬元素，其中就包括鈉和鉀，它們有傾向提供最外層電子。

去年，Jungwirth和同事、化學家Phil Mason領(lǐng)導研究團隊，在氨中展示了上述方法，使其金屬化。但19世紀初的英國化學家Humphry Davy就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這一點。

研究小組想在同樣的方法下，把氨換成水。但他們面臨一個挑戰(zhàn)——堿金屬與水混合時會發(fā)生強烈的化學反應(yīng)，甚至爆炸。

研究人員的解決方案是設(shè)計一個實驗裝置，大大減緩反應(yīng)，使其不發(fā)生爆炸。于是，他們在室溫下向注射器中注入鈉和鉀的液體混合物，并將其置于真空室中。然后，用注射器擠壓形成金屬混合物液滴，并將其暴露于少量水蒸氣中。水凝結(jié)于金屬混合物液滴表面，形成了一層1/10微米厚的膜。然后，金屬混合液滴中的電子與正金屬離子迅速擴散到水中，幾秒鐘內(nèi)，水層變成了金色。而德國柏林同步加速器的實驗證實，金色的水層的確產(chǎn)生了預(yù)期的金屬特性。

Jungwirth指出，實驗的關(guān)鍵在于找到避免水與金屬混合物反應(yīng)并發(fā)生爆炸的時間窗口，即電子的擴散速度快于水和金屬之間的反應(yīng)速度。這樣它們便已經(jīng)成功達到了準穩(wěn)態(tài)，即金屬化的物理特性勝過了化學分解。

“使水滴呈現(xiàn)金屬色澤是我職業(yè)生涯中的高光時刻?！盝ungwirth說。