(ویدئو) دانشمندان آب خالص را به فلز تبدیل کردند!

فرارو- همانطور که می‌دانید، آبی که در طبیعت یافت می‌شود، هدایت کننده جریان الکتریسیته است. این رسانایی از وجود ناخالصی‌ها در آب نشات می‌گیرد. این ناخالصی‌ها با تبدیل شدن به یون‌های آزاد، امکان عبور جریان برق را فراهم می‌کنند.

به گزارش فرارو به نقل از rahnamato، آب خالص یک عایق یا نارسانای الکتریکی است و فقط در فشار‌های بسیار بالا به خواص فلزی و رسانایی الکتریکی دست پیدا می‌کند. چنین فشاری فراتر از توانایی فعلی انسان‌ها برای تولید در آزمایشگاه می‌باشد.

محققان برای اولین بار در سال ۲۰۲۱ نشان دادند که تنها فشار بالا باعث القای خواص فیزیکی در آب نمی‌شود. آن‌ها با قرار دادن آب خالص در تماس با یک فلز قلیایی (مانند آلیاژی از سدیم و پتاسیم) و آزاد شدن ذرات باردار خواص فلزی به آب بخشیدند. رسانایی حاصل از این روش تنها چند ثانیه طول می‌کشد، اما این موضوع گامی مهم در جهت درک فاز جدیدی از آب است.

به گفته «رابرت سیدل» فیزیکدان، این تغییر فاز به آب فلزی حتی با چشم غیر مسلح نیز قابل مشاهده است. در این روش قطره نقره‌ای سدیم-پتاسیم با نوعی درخشش طلایی پوشانده می‌شود که بسیار چشمگیر است.

سیدل می‌گوید: «از نظر تئوری هر ماده‌ای تحت فشار بالا می‌تواند به یک رسانای الکتریکی تبدیل شود.» اگر اتم‌ها را محکم به یکدیگری بفشاریم، اوربیتال‌های الکترون‌های بیرونی شروع به همپوشانی کرده و به آن‌ها اجازه حرکت می‌دهند. این فشار در آب حدود ۴۸ مگابار است؛ کمی کمتر از ۴۸ میلیون برابر فشار جوی زمین در سطح دریا.»

گرچه این میزان فشار تاکنون در آزمایشگاه تولید شده است، اما چنین آزمایشاتی برای مطالعه آب فلزی مناسب نیستند. از این رو، تیمی از محققان به رهبری «پاول جونگ‌ویرت» شیمیدان آلی از آکادمی علوم چک به بررسی فلز‌های قلیایی روی آوردند. این مواد به راحتی الکترون‌های بیرونی خود را آزاد می‌کنند. با این کار می‌توان به خواص اشتراک الکترون آب خالص با فشار بالا بدون نیاز به فشار بالا دست پیدا کرد. در اینجا یک مشکل وجود دارد؛ فلزات قلیایی با آب شدیدا و گاهی در حد انفجار واکنش نشان می‌دهند.

این تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل به راه حل جالبی دست پیدا کردند. آن‌ها به جای افزودن فلز به آب، آب را به فلز اضافه کردند. این تحقیق علاوه بر درک بهتر این تغییر فاز، امکان مطالعه دقیق شرایط بسیار پرفشار در سیاره‌های بزرگ را نیز فراهم می‌کند.

به عنوان مثال، در سیارات یخی منظومه شمسی مانند نپتون و اورانوس، تصور می‌شود که هیدروژن بصورت یک فلز مایع است و تنها مشتری است که به علت فشار بالای خود، می‌تواند به آب خالص خواص فلزی ببخشد. این بازسازی شرایط سیارات منظومه شمسی واقعا هیجان انگیز است.