순수한 물은 거의 완벽한 절연체입니다.

그렇습니다. 자연에서 발견되는 물은 전기를 전도하지만, 그 이유는 불순물이 자유 이온으로 용해되어 전류가 흐르게 하기 때문입니다. 순수한 물은 현재 실험실 생산 능력을 넘어서는 극도로 높은 압력에서만 전자 전도성인 “미네랄”이 됩니다.

그러나 연구자들이 2021년에 처음으로 시연한 것처럼 순수한 물에서 이 미네랄을 자극할 수 있는 것은 고압만이 아닙니다.

순수한 물을 전자 공유 알칼리 금속(이 경우 나트륨과 칼륨의 합금)과 접촉시키면 자유롭게 움직이는 하전 입자가 추가되어 물을 금속으로 바꿀 수 있습니다.

결과적인 전도도는 몇 초 동안만 지속되지만, 직접 연구하여 물의 이러한 단계를 이해할 수 있는 중요한 단계입니다.

“생수로의 전환단계를 육안으로 볼 수 있어요!” 독일 헬름홀츠 베를린 소재 에너지 센터의 물리학자 로버트 자이델(Robert Seidel) 설명하기 연구가 발표된 2021년.

“은색 나트륨-칼륨 물방울이 황금빛 빛으로 자신을 덮고 있는데, 이는 매우 인상적입니다.”

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충분히 높은 압력이 가해지면 이론적으로 거의 모든 물질이 전도체가 될 수 있습니다.

아이디어는 원자를 충분히 촘촘하게 짜면 가장 바깥쪽 전자의 궤도가 겹쳐지기 시작하여 움직일 수 있다는 것입니다. 물의 경우 이 압력은 약 48메가바에 달하며, 이는 해수면에서 지구 대기압의 4,800만 배에 약간 못 미치는 수치입니다.

실험실 환경에서는 이보다 높은 압력이 생성되었지만 이러한 실험은 광천수를 연구하는 데 적합하지 않습니다. 그래서 체코 과학 아카데미의 유기 화학자 Pavel Jungwirth가 이끄는 연구팀은 알칼리 금속으로 전환했습니다.

이러한 물질은 가장 바깥쪽 전자를 매우 쉽게 방출합니다. 이는 고압이 필요 없이 순수한 고압수의 전자 공유 특성을 유도할 수 있음을 의미합니다.

한 가지 문제가 있습니다. 알칼리 금속은 액체 물과 극적으로 반응하며 때로는 폭발할 정도로 반응합니다. 아래 영상 정말 멋지네요).

금속을 물에 떨어뜨리면 카붐이 발생합니다.

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연구팀은 이 문제를 해결할 수 있는 아주 멋진 방법을 찾았습니다. 물에 금속을 첨가하는 대신 금속에 물을 첨가하면 어떻게 될까요?

연구진은 진공 챔버에서 실온에서 액체인 나트륨-칼륨 합금의 작은 방울을 노즐에서 배출한 다음 증기 증착을 사용하여 매우 조심스럽게 얇은 층의 순수한 물을 추가했습니다.

접촉 시, 전자와 금속 양이온(양으로 하전된 이온)이 합금에서 물로 흘러 들어갔습니다.

이는 물에 황금빛 광택을 줄 뿐만 아니라 물의 전도성을 갖게 했습니다. 이는 고압의 순수 미네랄 워터에서 볼 수 있는 것과 같습니다.

이는 광학 반사 분광법과 싱크로트론 X선 분광법을 사용하여 확인되었습니다.

황금색 광택과 전도성 스트립이라는 두 가지 특징은 두 개의 서로 다른 주파수 대역을 차지하므로 명확하게 식별할 수 있습니다.

이 연구는 여기 지구상의 이러한 상전이에 대한 더 나은 이해를 제공하는 것 외에도 대형 행성 내부의 극도의 고압 조건에 대한 면밀한 연구를 가능하게 할 수도 있습니다.

예를 들어 태양계의 얼음 행성인 해왕성과 천왕성에서는 액체 금속 수소가 소용돌이치는 것으로 생각됩니다. 목성은 순수한 물을 광물화할 만큼 압력이 높다고 여겨지는 유일한 행성입니다.

우리 태양계의 거대한 행성 내부 조건을 재현할 수 있다는 전망은 정말 흥미진진합니다.

“우리의 연구는 미네랄 워터가 실제로 지구상에서 생산될 수 있다는 것을 보여줄 뿐만 아니라 아름다운 황금빛 금속 광택과 관련된 스펙트럼 특성의 특징도 보여줍니다.” 세이델이 말했다..

이 연구는 자연.

이 기사의 이전 버전은 2021년 7월에 게시되었습니다.