Sainskita.com - Air yang ditemukan di alam dapat menghantarkan listrik. Hal ini disebabkan karena kotoran di dalamnya yang larut menjadi ion bebas yang memungkinkan arus listrik mengalir.
Air murni hanya menjadi "logam" - konduktif secara elektronik - pada tekanan yang sangat tinggi, di luar kemampuan kita saat ini untuk berproduksi di laboratorium.
Tapi, seperti yang sekarang ditunjukkan oleh para peneliti untuk pertama kalinya, bukan hanya tekanan tinggi yang dapat menginduksi metalisasi ini dalam air murni.
Dengan membawa air murni ke dalam kontak dengan logam alkali yang berbagi elektron - dalam hal ini paduan natrium dan kalium - partikel bermuatan yang bergerak bebas dapat ditambahkan, mengubah air menjadi logam.
Konduktivitas yang dihasilkan hanya berlangsung beberapa detik, tetapi ini merupakan langkah signifikan untuk dapat memahami fase air ini dengan mempelajarinya secara langsung.
"Anda dapat melihat transisi fase ke air metalik dengan mata telanjang!" kata fisikawan Robert Seidel dari Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie di Jerman seperti dilansir dari ScienceAlert, Minggu (1/8/2021).
"Tetesan natrium-kalium keperakan menutupi dirinya dengan cahaya keemasan, yang sangat mengesankan," imbuhnya.
Di bawah tekanan yang cukup tinggi, hampir semua bahan secara teoritis bisa menjadi konduktif. Idenya adalah jika Anda meremas atom cukup erat, orbital elektron terluar akan mulai tumpang tindih, memungkinkan mereka untuk bergerak. Untuk air, tekanan ini sekitar 48 megabar - hanya di bawah 48 juta kali tekanan atmosfer bumi di permukaan laut.
Sementara tekanan melebihi ini telah dihasilkan dalam pengaturan laboratorium, percobaan seperti itu tidak cocok untuk mempelajari air logam. Jadi tim peneliti yang dipimpin oleh ahli kimia organik Pavel Jungwirth dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko di Ceko beralih ke logam alkali.
Zat-zat ini melepaskan elektron terluarnya dengan sangat mudah, yang berarti mereka dapat menginduksi sifat berbagi elektron dari air murni bertekanan tinggi tanpa tekanan tinggi. Hanya ada satu masalah: logam alkali sangat reaktif dengan air cair, kadang-kadang bahkan sampai meledak (ada video yang sangat keren di bawah ). Jatuhkan logam ke dalam air dan Anda akan mendapatkan kaboom.
Tim peneliti menemukan cara yang sangat bagus untuk memecahkan masalah ini. Bagaimana jika, daripada menambahkan logam ke air, air ditambahkan ke logam?
Di ruang vakum, tim memulai dengan mengekstrusi dari nosel gumpalan kecil paduan natrium-kalium, yang cair pada suhu kamar, dan dengan sangat hati-hati menambahkan lapisan tipis air murni menggunakan deposisi uap.
Setelah kontak, elektron dan kation logam (ion bermuatan positif) mengalir ke dalam air dari paduan.
Hal ini tidak hanya memberikan kilau keemasan pada air, tetapi juga mengubah air menjadi konduktif - seperti yang seharusnya kita lihat pada air murni metalik pada tekanan tinggi.
Ini dikonfirmasi menggunakan spektroskopi refleksi optik dan spektroskopi fotoelektron sinar-X sinkrotron. Dua sifat - kemilau emas dan pita konduktif - menempati dua rentang frekuensi yang berbeda, yang memungkinkan keduanya untuk diidentifikasi dengan jelas.
Selain memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang transisi fase ini di Bumi, penelitian ini juga dapat memungkinkan studi dekat tentang kondisi tekanan tinggi yang ekstrem di dalam planet besar.
Di planet es Tata Surya, Neptunus dan Uranus, misalnya, hidrogen logam cair diperkirakan berputar. Dan hanya Yupiter yang tekanannya dianggap cukup tinggi untuk membuat air murni menjadi logam.
Prospek untuk dapat mereplikasi kondisi di dalam planet raksasa Tata Surya kita memang menarik.
"Studi kami tidak hanya menunjukkan bahwa air logam memang dapat diproduksi di Bumi, tetapi juga mengkarakterisasi sifat spektroskopi yang terkait dengan kilau logam emasnya yang indah," kata Seidel .
Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature. [skt]
