第一次瞥见金属水的金色光泽

研究人员通过掺杂液态合金中的电子，在极低的压力下创造了一种瞬态金属水——据预测，这种水只存在于巨大行星和恒星内部的高压下。

在高压下，水可以变成金属，因为它的电子轨道实际上被压在一起。这样敷金属可能有助于解释天王星和海王星等行星的磁场．但到目前为止，在地球上制造它是不可能的，因为它需要目前实验室无法达到的压力。

原则上，任何绝缘体——比如纯水——在足够高的压力下都应该变成金属。“每个单独的水分子的价电子将成为属于整个材料的集体电子——你基本上创造了一个等离子体，”解释说帕维尔Jungwirth他领导了这项研究。

模拟预测，对于水来说，这需要大约5000万大气压的压力。因此，研究人员决定将这种材料像半导体一样掺杂。“我只能想到一种大量用电子掺杂水的方法，那就是溶解碱金属。但这种反应通常是放热太猛．“一个微小的技术问题是它会爆炸，”Jungwirth说。

因此，研究人员做了相反的事情:向液态钠钾合金中加水。他们将这种合金从喷嘴的尖端慢慢滴入一个含有微量水蒸气的真空室中——大约10个水蒸气⁷atm。

当水被吸附到液滴表面时，会发生两件事:碱金属中的电子被吸到水中，水与金属反应形成氢氧化物。然而，由于电子比原子轻得多，流动性更强，它们的溶剂化比化学反应发生得快得多。因此，该团队可以研究持续数秒的电子掺杂水。

研究人员观察到，液滴形成后，它们几乎立即变成金色、青铜色、紫色，大约8秒后，最后变成白色。金黄色表明等离子体形成了——这种现象只发生在含有大量自由电子的类金属材料中。Jungwirth认为，随后的颜色变化为青铜色和紫色可能是由于增加的电子定位，因为额外的水降低了掺杂程度。白色是由于最终氢氧根的形成。使用同步加速器x射线光电子能谱的额外光谱研究证实了这一发现。

物理学家马吕斯Millot他的激光冲击压缩实验为海王星和天王星上存在超离子冰提供了证据。他说，这真的很酷。“我从来没有想过这样的实验是可能的……我不得不把一个说明读三遍，以确认它是否真的持续了几秒钟。”在我们的动态压缩实验中，你通常会做纳秒时间尺度的实验，如果它的寿命真的很长，可能会是一微秒。”

虽然米洛特同意Jungwirth的观点，即掺杂状态不能提供关于预测的高压金属冰的直接信息，但他补充说:“因为样品可以持续几秒钟……也许我们应该用激光冲击压缩它，看看我们能创造出什么样的奇怪状态。”