Хорошо известно, что чистая дистиллированная вода является почти идеальным изолятором и не проводит электричество. Он состоит из молекул H2O, которые слабо связаны друг с другом водородными связями. Однако любые примеси, такие как соли, в воде позволяют ей проводить электричество. Чтобы создать зону проводимости со свободно движущимися электронами, воду нужно было бы сжимать до такой степени, чтобы орбитали внешних электронов перекрывались, что существует только глубоко внутри больших планет, таких как Юпитер.
Теперь команда исследователей из 11 организаций по всему миру впервые применила совершенно другой подход для создания металлической воды. Они достигли этого, сформировав тонкий слой металлической воды золотистого цвета на внешней стороне капли жидкого металла, и задокументировали этот фазовый переход на установке BESSY II в Берлине.
Ключом к прорыву было соединение воды со щелочными металлами, которые очень легко высвобождают свои внешние электроны.
Проблема в том, что воду и щелочные металлы, как известно, сложно смешивать - металлы могут шипеть, воспламеняться и даже взорваться при падении в воду. Но исследователям удалось избежать потенциального взрыва, не поместив металл в воду, а вылив немного воды на щелочной металл, натрий-калиевый (Na-K) сплав, который является жидким при комнатной температуре.
Экспериментальная установка состоит из высоковакуумной камеры для образцов, которая содержит тонкое сопло, из которого капает жидкий сплав Na-K. Капля серебра растет примерно 10 секунд, пока не отделится от сопла. По мере роста капли некоторое количество водяного пара втекает в камеру для образца и образует очень тонкую пленку на поверхности капли, состоящую только из нескольких слоев молекул воды. Это почти сразу заставляет катионы электронов и металлов растворяться из щелочного сплава в воде, создавая проводящую металлическую воду.
«Невооруженным глазом можно увидеть фазовый переход в металлическую воду! Серебристая капля натрий-калий покрывается золотым сиянием, что очень впечатляет» , - сообщает доктор Роберт Зайдель, руководивший экспериментами в BESSY II.
Такая установка приводит к образованию переходного золотого слоя металлического водного раствора, покрывающего капли металлического сплава. Тонкий слой остается видимым в течение нескольких секунд, что позволяет исследователям с помощью спектроскопического анализа на BESSY II доказать, что это действительно вода в металлическом состоянии.
«Наше исследование не только показывает, что металлическая вода действительно может быть произведена на Земле, но также характеризует спектроскопические свойства, связанные с ее красивым золотистым металлическим блеском», - говорит Зайдель.
