Olağanüstü Deneyde Bilim İnsanları Suyu Altın Bir Metaliğe Dönüştürdü
Saf su iyi bir elektrik iletkeni değildir. Aslında, bir elektrik yalıtkanıdır. Elektriği iletmek için suyun örneğin çözünmüş tuzlar içermesi gerekir, ancak böyle bir elektrolitin iletkenliği nispeten düşüktür, metallerinkinden birkaç kat daha düşüktür. Bakır tel kadar iletken su üretmek mümkün müdür?
Bilim insanları bunun, yüksek basıncın su moleküllerini elektron kabuklarının üst üste gelmeye başladığı noktaya kadar sıkıştırdığı büyük gezegenlerin çekirdeklerinde gerçekleşebileceğini varsaydılar. Şu anda, Dünya üzerinde bu tür bir baskı oluşturmak, insan kapasitesini aşıyor ve bu nedenle, karasal koşullar altında metalik su hazırlamanın öngörülebilir gelecek için zor bir hedef olarak kalacağı varsayıldı.
Ancak, IOCB Prag’dan Pavel Jungwirth başkanlığındaki uluslararası bir araştırma ekibi, birkaç saniye süren karasal koşullar altında metalik su yapmayı başardıkları yeni bir yöntem geliştirdi. Makaleleri yakın zamanda Nature’da yayınlandı.
Metali sudan çıkarmak için muazzam bir basınç kullanma fikri yeni bir şey değil. Prensipte, su moleküllerini elektron kabuklarının üst üste binmeye başladığı ve metalik malzemelerdekine benzer bir iletim bandı oluşturduğu noktaya kadar sıkıştırmak mümkün olmalıdır. 50 Mbar’lık gerekli basınç (yani Dünya yüzeyinden yaklaşık 50 milyon kat daha fazla) büyük gezegenlerin çekirdeklerinde bulunabilir, ancak bunu karasal koşullar altında henüz elde edemiyoruz.
Elektronların çözünmesi
Güney Kaliforniya Üniversitesi, Fritz Haber Enstitüsü ve diğer enstitülerden araştırmacılarla işbirliği içinde, Jungwirth’in ekibi kısa süre önce, yüksek basınç ihtiyacını tamamen ortadan kaldırırken metalik su hazırlamalarına izin veren bir yöntem geliştirdi.
Yöntem, Pavel Jungwirth Group’un alkali metallerin su ve sıvı amonyak içindeki davranışlarına odaklanan daha önceki araştırmalarına dayanıyor. Araştırmacılar, yüksek konsantrasyonlarda metal gibi davranan alkali metal-sıvı amonyak çözeltileriyle yapılan çalışmalardan esinlenerek, su moleküllerini sıkıştırarak değil, alkali metalden salınan elektronların büyük ölçüde çözünmesi yoluyla bir iletim bandı oluşturmaya karar verdiler. Ancak bunu yaparken temel bir engelin üstesinden gelmeleri gerekiyordu: suya girdiklerinde alkali metaller hemen patladı.
İlk görüntü, saf bir sodyum-potasyum alaşımı damlasını göstermektedir; sonraki görüntülerde 10-4 mbar’da su buharının etkisine maruz kalan damlayı görüyoruz. Damla üzerinde, metalden serbest kalan elektronların çözünerek altın metalik bir parlaklık verdiği bir su tabakası oluşur.
“Suya sodyum atmak en popüler okul deneylerinden biri ve birçok YouTube videosunun konusu. Çok iyi bilindiği gibi, suya bir parça sodyum attığınızda, metalik su elde edemezsiniz, ancak aparatınızı çıkaran ani ve önemli bir patlama elde edersiniz.” “Bu yoğun ve laboratuvar amaçları için daha çok verimsiz kimyayı içermek için, ona tam tersi şekilde yaklaştık; Suya alkali metal eklemek yerine metale su ekledik.”
Altın damla metalik su
Bir vakum odasının içinde, araştırmacılar, yüzeyinde yoğunlaşmaya başlayan az miktarda su buharına bir damla sodyum-potasyum alaşımı maruz bıraktılar. Yüzeydeki su tabakasında çözünen alkali metalden serbest kalan elektronlar, patlama ile sonuçlanan kimyasal reaksiyondan daha hızlıdır. Bir iletim bandının oluşumu için kritik sınırın üstesinden gelmek ve böylece elektronlara ek olarak çözünmüş alkali katyonlar ve kimyasal olarak oluşturulmuş hidroksit ve hidrojen içeren bir metalik su çözeltisine yol açmak için yeterli sayıda vardı.
“Bunun sayesinde, birkaç saniye süren ince bir altın renkli metalik su çözeltisi tabakası oluşturabildik ve bu, onu sadece kendi gözlerimizle görmemiz için değil, aynı zamanda spektrometrelerle de ölçmemiz için yeterliydi” diyor. Jungwirth şunları ekliyor: “Aynı zamanda ilk deneylerin yapıldığı Prag’daki enstitümüzdeki küçük bir laboratuvarda gerekli aparatları az çok jüriye sunduk. Daha sonra, Berlin’deki senkrotron üzerinde X-ışını fotoelektron spektroskopisini kullanarak metalik suyun varlığına dair temel kanıtları elde ettik.”
10-4 mbar’da su buharının etkisine maruz kalan sodyum-potasyum alaşımının damlası. Damla üzerinde oluşan ve metalden serbest kalan elektronların çözünerek ona altın metalik bir parlaklık verdiği bir su tabakası.
IOCB Prag’daki araştırmacılar ve meslektaşlarının çalışması, yalnızca metalik suyun karasal koşullar altında hazırlanabileceğini göstermekle kalmıyor, aynı zamanda güzel altın metalik parlaklığına bağlı spektroskopik özelliklerin ayrıntılı bir karakterizasyonunu da sağlıyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
İran’da Bir Tuz Mağarasında Keşfedilen Doğal Yolla Korunmuş Tuz-Mumyalar İncelendi
İran’da Bir Tuz Mağarasında Keşfedilen Doğal Yolla Korunmuş Tuz-Mumyalar İncelendi
/Olağanüstü Deneyde Bilim İnsanları Suyu Altın Bir Metaliğe Dönüştürdü/