Todos los niños saben que el agua conduce la electricidad, pero esto se refiere al agua "normal" de todos los días que contiene sales. El agua pura y destilada, por otro lado, es un aislante casi perfecto. Se compone de H 2 O moléculas que están débilmente unidas entre sí a través de enlaces de hidrógeno. Los electrones de valencia permanecen unidos y no son móviles. Para crear una banda de conducción con electrones en movimiento libre, el agua debería estar presurizada hasta tal punto que los orbitales dellos electrones externos se superponen. Sin embargo, un cálculo muestra que esta presión solo está presente en el núcleo de planetas grandes como Júpiter.
Proporciona electrones
Una colaboración internacional de 15 científicos de once instituciones de investigación ha utilizado un enfoque completamente diferente para producir una solución acuosa con propiedades metálicas por primera vez y documentó esta transición de fase en BESSY II. Para hacer esto, experimentaron con metales alcalinos,que liberan su electrón externo muy fácilmente.
Evitando explosión
Sin embargo, se sabe que la química entre los metales alcalinos y el agua es explosiva. El sodio u otros metales alcalinos comienzan a arder inmediatamente en el agua. Pero el equipo encontró una manera de mantener esta química violenta bajo control: no arrojaron un trozo demetal alcalino en agua, pero lo hicieron al revés: pusieron un poquito de agua en una gota de metal alcalino, una aleación de sodio-potasio Na-K, que es líquida a temperatura ambiente.
Experimento en BESSY II
En BESSY II, instalaron el experimento en la cámara de muestras de alto vacío SOL³PES en la línea de luz U49 / 2. La cámara de muestras contiene una boquilla fina de la que gotea la aleación líquida de Na-K. La gota de plata crece durante unos 10 segundoshasta que se desprende de la boquilla. A medida que la gota crece, algo de vapor de agua fluye hacia la cámara de muestra y forma una piel extremadamente delgada en la superficie de la gota, solo unas pocas capas de moléculas de agua. Esto casi inmediatamente causa los electrones ylos cationes metálicos se disuelven de la aleación alcalina en el agua. Los electrones liberados en el agua se comportan como electrones libres en una banda de conducción.
piel de agua dorada
"¡Puede ver la transición de fase a agua metálica a simple vista! La gota plateada de sodio y potasio se cubre con un brillo dorado, que es muy impresionante", informa el Dr. Robert Seidel, quien supervisó los experimentos en BESSY II.La fina capa de agua metálica de color dorado permanece visible durante unos segundos. Esto permitió al equipo dirigido por el profesor Pavel Jungwirth, de la Academia Checa de Ciencias de Praga, demostrar con análisis espectroscópicos en BESSY II y en el IOCB de Praga quees de hecho agua en un estado metálico.
Huellas dactilares de la fase metálica
Las dos huellas dactilares decisivas de una fase metálica son la frecuencia del plasmón y la banda de conducción. Los grupos pudieron determinar estas dos cantidades utilizando espectroscopia de reflexión óptica y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X de sincrotrón: mientras que la frecuencia del plasmón del color dorado,"piel de agua" metálica es de aproximadamente 2,7 eV es decir, en el rango azul de la luz visible, la banda de conducción tiene un ancho de aproximadamente 1,1 eV con un borde de Fermi afilado. "Nuestro estudio no solo muestra que el agua metálica se puede producir enTierra, pero también caracteriza las propiedades espectroscópicas asociadas con su hermoso brillo metálico dorado ", dice Seidel.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin HZB - Inicio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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