Các nhà khoa học biến nước tinh khiết biến thành kim loại

Các nhà khoa học đã làm được điều không tưởng, khi chuyển pha nước tinh khiết thành kim loại và có thể quan sát quá trình này bằng mắt thường.

Nước tinh khiết là một chất cách điện gần như hoàn hảo, bởi chúng không chứa các ion tự do hòa tan bên trong, giống như nước tự nhiên. Trong khi đó, đặc tính của kim loại là dẫn điện.

Màu vàng óng ánh trên bề mặt nước được kim loại hóa. (Ảnh: Nature).

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên làm được điều không tưởng, đó là biến nước tinh khiết trở thành "kim loại" với đặc tính dẫn điện và thậm chí có thể quan sát bằng mắt thường.

Cần phải nói thêm rằng trước đây, nước tinh khiết chỉ có thể dẫn điện nếu như chúng được cố định ở áp suất cực cao. Thế nhưng điều này vượt quá khả năng hiện tại của con người để thực hành trong phòng thí nghiệm.

Trong nghiên cứu mới, nhận định này đã được bác bỏ. Bằng cách đưa nước tinh khiết tiếp xúc với kim loại kiềm trộn lẫn các electron - trong trường hợp này là hợp kim của natri và kali - các hạt mang điện đã chuyển động tự do, khiến nước tinh khiết lần đầu tiên mang theo những đặc tính cơ bản của kim loại.

Mặc dù độ dẫn điện chỉ kéo dài trong vài giây, nhưng đây là một bước quan trọng để các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá khả năng vô tận của nước.

"Bạn có thể nhìn thấy sự chuyển pha từ nước sang kim loại bằng mắt thường", nhà vật lý Robert Seidel cho biết. "Giọt natri-kali màu bạc đã tự phủ lên mình một ánh vàng. Điều đó vô cùng ấn tượng".

Giọt natri-kali màu bạc đã tự phủ lên mình một ánh vàng, cho thấy khả năng dẫn điện của chúng. (Ảnh: Science).

Dưới áp suất đủ cao, về mặt lý thuyết, bất kỳ vật liệu nào cũng có thể dẫn điện.

Điều này xảy ra khi các nguyên tử của chúng được ép lại với nhau đủ chặt, khiến các obitan của electron bắt đầu chồng chéo lên nhau, và chuyển động xung quanh.

Đối với nước, giới hạn áp suất này là khoảng 48 megabars, tương đương 48 triệu lần áp suất khí quyển của Trái đất ở mực nước biển.

Ngoài việc giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình chuyển pha này trên Trái đất, nghiên cứu cũng cho phép tìm hiểu sâu hơn về điều kiện áp suất cực cao tại các hành tinh khác.

Điển hình như tại sao Hải Vương và sao Thiên Vương, hydro kim loại lỏng được cho là có thể dễ dàng tạo ra thông qua quá trình khuếch tán. Trong khi đó, môi trường ở sao Mộc lại có áp suất đủ cao để khiến kim loại hóa nước tinh khiết một cách dễ dàng.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature.