Evet, doğada bulunan su elektriği iletir ancak bunun nedeni, içindeki elektriği ileten serbest iyonlardır yani saf olmamasıdır.
Saf su, laboratuvarda oluşturmaya yönelik mevcut koşullarımızın ötesinde son derece yüksek basınçlarda “metalik” dolayısıyla elektronik olarak iletken hale gelir. Ancak şimdilerde araştırmacılar ilk kez, saf suda metal oluşturmak için gerekli olan şeyin yalnızca yüksek basınç olmadığını ispatladı.
Saf suya elektron paylaşan bir alkali metal temas ettirerek (sodyum ve potasyum alaşımı) serbest hareket eden yüklü parçacıklar eklenebilir, bu da suyu metalik hale getirir. Ortaya çıkan iletkenlik yalnızca birkaç saniye sürer, ancak bu, suyun bu aşamasını doğrudan inceleyemek için önemli bir adımdır.
“Saf suyun metalik suya geçiş aşamasını çıplak gözle görebilirsiniz!” diyor Almanya’daki Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialienun Energie’den fizikçi Robert Seidel. “Gümüş renkli sodyum-potasyum damlacığı kendisini çok etkileyici altın bir parıltıyla kaplıyor.”
Yeterince yüksek basınç altında, hemen hemen her malzeme teorik olarak iletken hale gelebilir. Buradaki ana fikir, eğer atomları yeterince sıkıştırırsanız, en dış yörüngelerindeki elektronlar hareket etmelerine izin verecek şekilde üst üste binmeye başlayacaktır. Su için bu basınç 48 megabar civarındadır- Yaklaşık olarak Dünya’nın deniz seviyesindeki atmosfer basıncının 48 milyon katıdır.
Bunu aşan basınçlar bir laboratuvar ortamında oluşturulmuş olsa da, bu tür deneyler metalik su üzerinde çalışmak için uygun değildi. Bu sebeple Çekya’daki Çek Bilimler Akademisi’nden organik kimyager Pavel Jungwirth liderlğindeki bir araştırma ekibi alkali metallere yöneldi.
Bu metaller dış elektronlarını çok kolay serbest bırakırlar, bu da yüksek basınçlar olmadan yüksek basınç altındaki saf suyun elektron paylaşım özelliklerini indükleyebilecekleri anlamına gelebilmektedir.Sadece tek bir sorun var: alkali metaller sıvı olan suyla oldukça tepkimeye girer, hatta bazen patlama noktasına gelebilir. (Aşağıda bununla ilgili güzel bir video bulunmaktadır)
Araştırma ekibi bu sorunu çözmenin çok iyi bir yolunu buldu. Ya metali suya eklemek yerine metale su eklenirse?
Ekip, bir vakum haznesinde, bir nozülden oda sıcaklığında sıvı halde bulunan küçük bir sodyum-potasyum alaşımı damlası geçirerek başladı ve buhar birikimi kullanarak çok dikkatli bir şekilde ince bir saf su tabakası ekledi.
Temas üzerine, elektronlar ve metal katyonlar (pozitif yüklü iyonlar) alaşımdan suya aktı. Bu sadece suya altın rengi bir parlaklık kazandırmakla kalmadı, aynı zamanda suyu iletken hale getirdi- tıpkı yüksek basınçlı saf su gibi…
Bu, optik yansıma spektroskopi ve senkrotron x-ışını fotoelektron spektroskopi kullanılarak doğrulandı. İki özelliğin de -altın parlaklık ve iletkenlik- açıkça tanımlanmasını sağlayan iki farklı frekans aralığı gözlemlendi.
Ayrıca dünya üzerinde bu faz geçişini daha iyi anlamamızın yanı sıra, büyük gezegenlerdeki aşırı yüksek basınç koşullarının yakından incelenmesine de olanak sağlayabilir.
Örneğin, Güneş Sistemi‘nin buz gezegenleri Neptün ve Uranüs‘te sıvı metalik hidrojenin girdap oluşturduğu düşünülüyor. Ve sadece Jüpiter’de, basınçların saf suyu metalize edecek kadar yüksek olduğu düşünülüyor. Güneş sistemimizin devasa gezegeni içindeki koşulları tekrarlayabilme ihtimali gerçekten de heyecan verici.
Seidel ” Çalışmamız yalnızca metalik suyun Dünya’da gerçekten üretilebileceğini göstermekle kalmıyor, aynı zamanda güzel altın metalik parlaklığı ile ilişkili streskopik özellikleri de karakterize ediyor.” diyor.
Bu araştırma Nature’da yayınlanmıştır.
Feyza Demirbaş
