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水から金色に輝く液体金属を生成することに成功

カラパイア

自ら金色に輝く液体金属を生成することに成功
 水は電気を通さないと言ったら、「いやいや、そんなの嘘でしょ」と思うかもしれない。 水で感電したなんて話もあるじゃないか、と。

 だが純粋な水は本当に電気を通さない。電線などが浸かった水で感電することがあるのは、そこに混ざっている不純物が電気を流すからだ。

 水が「金属」になる、すなわち「導電性(電気が流れる性質のこと)」を帯びるには、人工的に作るにはちょっと難しい凄まじい高圧がかかっているときだけだ。

 だが今回、チェコ科学アカデミーの研究グループは、そのような超高圧なしで純水を金属化することに成功した。『Nature』(7月28日付)で発表されたその水滴は、黄金の金属光沢を放っている。


純水に電子伝導性を持たせ金属に変える方法

 そもそも十分に高い圧力をかければ、理論上はどんな物質でも電気を流すようになる。原子と原子をぎゅっとくっつけると、その周囲を周っている「電子」の軌道が重なり、電子が自由に飛び回れるようになるからだ。

 ただし、純水の場合、それに必要な圧力は48メガバール。地球の海面の大気圧の4800万倍にもなる。

 だが、そんな高圧力なしで水を電子伝導性を持つ金属に変える方法がある。それは水を「アルカリ金属」に接触させて、その電子を拝借するというやり方だ。

 アルカリ金属は外殻電子をいともたやすく放出するので、超高圧がなくても、水に電子を共有する性質を与えることができる。

 ただし1つ困ったことがある。やたらと水に反応するのだ。アルカリ金属を水に落としただけで、爆発することだってある。

水がアルカリ金属に反応する様子 / Alkali Metals Reacting with Water

アルカリ金属に水をくわえることで、水が金属化

 そこでちょっとした発想の転換が必要になる。水にアルカリ金属をくわえるのではなく、アルカリ金属に水をくわえるのだ。

 研究グループは、真空チャンバーの中のノズルから「ナトリウム-カリウム合金(室温では液体のアルカリ金属)」の塊を出し、そこに「純水」を薄いフィルム状に蒸着させてみた。

 水と合金が接触するやいなや、「電子」と「カチオン(陽イオン=電子を放出し、正の電荷を帯びた原子のこと)」が合金から水へと流れ込む。

 ほんの数秒のことなれど、そのとき水は金属化しており、電気が流れる。その光沢は美しい黄金色だ。

Metallic water prepared for first time under terrestrial conditions

巨大惑星内部の研究にも役立つ可能性を秘めている

 この方法は、水から作られた液体金属の性質について理解を深められるばかりではない。太陽系の巨大惑星に形成されている超高圧環境を研究するのにも役立つ。

 たとえば海王星や天王星は、液体の金属水素が存在すると考えられている。さらに木星の超高圧は、太陽系で唯一、水すら金属化させるほどだ。

 今や地球上で、そのような惑星の内部環境に近いものを再現し、そこで起きていることを調べられるようになったということだ。

References:Scientists Have Transformed Pure Water Into a Metal / written by hiroching / edited by parumo

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