点水成“金”不是梦！

钠和钾液滴中的电子扩散到一层薄薄的水上，使其变成金色，并赋予其金属属性。 图片来源：Philip E. Mason

想要像炼金术士一样点水成金？科学家找到了一个好办法，能够把水变成一种闪亮的金属材料。

在7月29日发表于《自然》的一项研究中，研究人员通过在共享电子的碱金属周围形成一层薄薄的水，实现了点水成“金”。

尽管水的金属状态只保持了几秒钟，但实验过程并不需要施加将非金属材料转化为导电金属通常所需的高压。

理论上讲，只要施加足够大的压力，大多数材料都能变成金属。当原子或分子被紧密地挤压在一起时，它们会共享外部电子，这些电子可以像在一块铜或铁中一样导电。

地球物理学家认为，海王星或天王星等大质量行星的中心就含有这种金属状态的水，处于高压金属状态的氢甚至可以成为超导体。

研究论文合著者之一、捷克科学院物理化学家Pavel Jungwirth说，以这种方式将水转化为金属需要1500万个大气压，这是目前实验室中无法做到的。但他认为水可以通过另一种方式导电，即从碱金属中借用电子。

碱金属是指在元素周期表ⅠA族中除氢（H）以外的6个金属元素，其中就包括钠和钾，它们有倾向提供最外层电子。

去年，Jungwirth和同事、化学家Phil Mason领导研究团队，在氨中展示了上述方法，使其金属化。但19世纪初的英国化学家Humphry Davy就已经发现了这一点。

研究小组想在同样的方法下，把氨换成水。但他们面临一个挑战——碱金属与水混合时会发生强烈的化学反应，甚至爆炸。

研究人员的解决方案是设计一个实验装置，大大减缓反应，使其不发生爆炸。于是，他们在室温下向注射器中注入钠和钾的液体混合物，并将其置于真空室中。然后，用注射器挤压形成金属混合物液滴，并将其暴露于少量水蒸气中。水凝结于金属混合物液滴表面，形成了一层1/10微米厚的膜。然后，金属混合液滴中的电子与正金属离子迅速扩散到水中，几秒钟内，水层变成了金色。而德国柏林同步加速器的实验证实，金色的水层的确产生了预期的金属特性。

Jungwirth指出，实验的关键在于找到避免水与金属混合物反应并发生爆炸的时间窗口，即电子的扩散速度快于水和金属之间的反应速度。这样它们便已经成功达到了准稳态，即金属化的物理特性胜过了化学分解。

“使水滴呈现金属色泽是我职业生涯中的高光时刻。”Jungwirth说。