Sajandeid otsisid alkeemikud võimalusi, kuidas vett kullaks muuta. Nüüd on teadlased jõudnud sellele saavutusele lähemale kui kunagi varem. Tšehhi teaduste akadeemia füsiokeemik Pavel Jungwirthil ja tema kolleegidel õnnestus elektrone jagavate leelismetallide ümber moodustada õhuke veekiht. Tulemuseks said nad uue läikiva metallilise materjali, vahendab Nature News.

Ehkki vesi püsis metallilises olekus vaid mõne sekundi, osutus katse edukaks ka ilma kõrge rõhuta. Viimast on tavaliselt vaja, et mittemetallilisi materjale elektrijuhtideks muuta.

Metallilised mittemetallid

Teoorias saab piisavalt tugeva rõhu all enamikku materjale metalliliseks muuta. Aatomeid ja molekule saab sedavõrd tihedalt kokku suruda, et need hakkavad omavahel jagama välimisi elektrone. Jagatud eletronid saavad vabalt liikuda ja juhtida elektrit samamoodi nagu elektronid rauakamakas.

Geofüüsikud oletavad, et hiidplaneetide nagu Neptuuni või Uraani tuumades ongi vesi taolisel metallilisel kujul. Kõrge rõhu all võib metalliline vesinik isegi osutuda ülijuhiks, mis juhib voolu mingi takistuseta.

Pavel Jungwirthi sõnul oleks vee metalliliseks muutmiseks eeldatavasti vaja 15 miljoni atmosfääriühiku jagu rõhku. Praeguste laboritehnikatega pole seda saavutada võimalik. Nõnda oletas füsiokeemik, et veest saab juhi teha ka teisel moel: laenates elektrone leelismetallidelt.

Leelismetallid nagu naatrium ja kaalium on reaktiivsed elemendid Mendelejevi tabeli esimeses rühmas. Sageli loovutavad need oma kõige välimise elektroni. Mullu tegid Jungwirth ja tema keemikust kolleeg Phil Mason uuringu, kus näitasid, et leelismetallilt võib elektroni pihta panna ammoniaak.

Nüüd tahtsid Jungwirth ja kolleegid proovida sama lähenemist ammoniaagi asemel veega. Esmalt ootas neid takistus: leelismetallid kipuvad veega segunedes plahvatusega reageerima.

Takistuse ületamiseks tuli uurijatel luua katsekeskkond, mis aeglustaks elementide reaktsiooni sedapalju maha nii, et ei tekiks plahvatust. Nad täitsid selleks süstla naatriumi ja kaaliumi vedela seguga ning asetasid selle vaakumkambrisse.

Seejärel vormisid uurijad süstla abil metallisegu tilgakesi ja viisid need kokku natukese veeauruga. Vesi kondenseerus tilkade pinnale ja moodustas seal 1/10 mikromeetri paksuse kihi. Tilkadest pärit elektronid ühes oma positiivsete metalliioonidega segunesid kiiresti veega. Mõne sekundi järel muutus veekiht kuldseks.

Berliini osakeste kiirendiga tehtud katsed kinnitasid, et kullakarva peegeldused kujutasid endast tõepoolest metallilist vett. Jungwirthi sõnul õnnestus uurijatel plahvatus ära hoida, tabades ajaakent, kus elektronide difusioon oli kiirem kui vee ja metallide vaheline reaktsioon.

Uurimistulemusi tutvustatakse ajakirjas Nature.