تبدیل آب خالص به فلز - وبلاگ ساعت ورزشی

به گزارش وبلاگ ساعت ورزشی، محققان با قرار دادن آب خالص در معرض آلیاژ فلزی قلیایی پیروز شدند بدون احتیاج به ایجاد شرایط فشار بسیار بالا در آزمایشگاه، آب متالیک یا فلزی شده را که رسانای برق است، فراوری نمایند.

آب خالص یک عایق یا نارسانای تقریبا کامل و بی نقص است، البته آبی که در طبیعت یافت می گردد رسانای برق است اما این به دلیل وجود ناخالصی های درون آب است که به یون های آزاد تبدیل می شوند و امکان عبور جریان برق را ایجاد می نمایند. آب خالص تنها زمانی متالیک - رسانای الکتریکی - می گردد که تحت فشار بسیار شدیدی قرار داشته باشد و فراوری چنین فشاری در آزمایشگاه در حال حاضر فراتر از توان است.

اما چنانکه محققان برای اولین بار در سال 2021 نشان دادند ، این تنها فشار شدید نیست که می تواند حالت فلزی (metallicity) را در آب خالص ایجاد کند. با قرار دادن آب خالص در تماس با یک فلز قلیایی - در این مورد ، آلیاژی از سدیم و پتاسیم - ذرات باردار با حرکت آزاد قابل اضافه کردن هستند و این موجب فلزی شدن آب می گردد. رسانای ایجاد شده تنها چند ثانیه طول می کشد اما این یک گام مهم به سمت شناخت این حالت آب به وسیله مطالعه مستقیم آن است.

رابرت سیدل فیزیکدان در این خصوص گفت: با چشم غیر مسلح می توان این تغییر فاز به سمت آب متالیک (فلزی) را مشاهده کرذ. قطره سدیم-پتاسیم با یک درخشش طلایی پوشیده می گردد که بسیار شگفت انگیز است.

وی اضافه کرد: از لحاظ تئوریک، هر ماده تحت فشار زیاد می تواند به یک رسانا تبدیل گردد. ایده این مساله آن است که اگر اتم ها را کنار هم بفشارید مدار الکترون های بیرونی آغاز به همپوشانی می نمایند و به آنها اجازه می دهد که حرکت نمایند. برای آب این فشار در حدود 48 مگابار است که در حدود 48 میلیون برابر فشار فشار اتمسفری زمین در سطح دریا است.

هر چند فشارها در این حد در آزمایشگاه فراوری شده است اما چنین آزمایش هایی برای مطالعه آب فلزی نامناسب است، از این رو یک تیم از محققان به سرپرستی پاول یانگورت از آموزشگاه علوم جمهوری چک برای آزمایش از فلزهای قلیایی استفاده کرد.

این مواد الکترون های بیرونی خود را به سادگی آزاد می نمایند که به این معنی است که می توانند بدون احتیاج به فشار بالا ، خصوصیات اشتراک الکترونی آب خالص در فشار بالا را ایجاد نمایند اما یک مشکل وجود داشت و آن اینکه فلزات قلیایی با آب واکنش نشان می دهند که در بعضی موارد به حد انفجار هم می رسد. این تیم تحقیقاتی راه ساده ای برای حل این مشکل پیدا کرد. آنها به جای اضافه کردن فلز به آب ، آب را به فلز اضافه کردند.

این آزمایش علاوه بر اینکه به دانشمندان شناخت بهتری از این تغییر فاز می دهد، این تحقیقات بعلاوه می تواند امکان مطالعه دقیق شرایط فشار بالا در سیارات بزرگ را نیز فراهم کند.

در سیارات یخی منظومه شمسی مانند نپتون و اورانوس تصور می گردد که هیدروژن، فلزی مایع وجود دارد و تنها در سیاره مشتری است که گمان می رود فشار بالای کافی برای فلزی کردن آب خالص وجود دارد. دورنمای قادر بودن برای تکرار و بازسازی شرایط سیارات منظومه شمسی واقعا هیجان آور است.

وبلاگ ساعت ورزشی علمی پزشکی فناوری