冰导电吗（冰导电吗为什么）

纯净水是近乎完美的绝缘体。

上图：金属化水上的金色光泽。

是的，自然界中的水是导电的——但这是因为水中的杂质溶解成自由离子，使电流得以流动。而纯净水只有在极高的压力下才会变成“金属”（导电性），这超出了我们目前在实验室中生产的能力。

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但是，正如研究人员在2021年首次证明的那样，不仅仅是高压可以在纯水中诱导这种金属丰度。

通过让纯水与一种共享电子的碱金属（在这种情况下是钠和钾的合金）接触，可以加入自由运动的带电粒子，使水变成金属。由此产生的导电性只持续了几秒钟，但它是通过直接研究水的这一相来理解它的重要一步。

去年这篇论文发表时，来自德国柏林材料能源中心的物理学家罗伯特·塞德尔解释说：“你可以用肉眼看到金属水的相变！银色的钠钾液滴覆盖着金色的光芒，这非常令人印象深刻。”

在足够高的压力下，理论上几乎任何材料都可以导电。

这个想法是，如果你把原子挤压得足够紧，外层电子的轨道就会开始重叠，允许它们四处移动。对于水，这一压力约为48兆巴，略低于地球海平面大气压力的4800万倍。

虽然，在实验室环境中产生了超过这个数值的压力，但这种实验不适合研究金属水。因此，由捷克科学院的有机化学家帕维尔·容维思（PavelJungwirth）领导的研究小组转向了碱金属。

这些物质很容易释放它们的外层电子，这意味着，它们可以在没有高压的情况下诱导高压纯水的电子共享特性。

但这只有一个问题：碱金属与液态水的反应非常激烈，有时甚至会达到爆炸的程度。把碱金属扔进水里，就会产生剧烈反应，发生爆炸。

而研究小组发现了一个非常巧妙的方法来解决这个问题。如果不是把金属加到水里，而是把水加到金属里呢？

在真空室中，研究小组首先从喷嘴中挤出一小团钠钾合金（在室温下是液体），然后非常小心地用气相沉积法加入一层纯水薄膜。

接触时，电子和金属阳离子（带正电荷的离子）从合金流入水中。这不仅使水有了金色的光泽，还使水变得导电——就像我们在高压下看到的金属纯水一样。

用光学反射光谱和同步辐射X射线光电子能谱证实了这一点。

这两种特性（金色光泽和导电带）占据了两个不同的频率范围，这使得它们都可以被清楚地识别出来。

除了让我们更好地了解地球上的这种相变，这项研究还可以让我们更深入地研究大型行星内部的极端高压条件。

例如，在太阳系的冰行星，海王星和天王星，液态金属氢被认为是旋转的。而且只有木星的压力被认为高到足以使纯水金属化。

能够复制太阳系行星巨人内部条件的前景确实令人兴奋。

物理学家罗伯特·塞德尔说：“我们的研究不仅表明地球上确实可以产生金属水，而且还显示了与它美丽的金色金属光泽相关的光谱特性。”

这项研究发表在《自然》杂志上。