原則上，絕緣材料可以通過施加壓力而獲得金屬性。就純凈水而言，估計需要48兆帕的壓力，而這超出了目前的實驗能力。事實上，最新的估計和實驗表明，在實驗室可獲得的壓力下，水最多只能形成具有高質子導電性的超離子導體，而不是具有導電電子的金屬水。

在此，來自捷克科學院有機化學與生物化學研究所的Pavel Jungwirth等研究者證明了，金屬水溶液，可以通過在水與堿金屬反應時，通過大量摻雜電子來制備。相關論文以題為“Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution”于2021年07月28日發(fā)表在Nature上。

在此，研究者的實驗是用鈉鉀(NaK)合金實現(xiàn)的，這種合金在室溫下是液態(tài)的，從微噴嘴以每10秒一滴的速度滴入真空室，背景水蒸氣壓力可調至幾分之一毫巴。由于真空室中沒有水蒸氣，NaK滴只有銀色的金屬光澤(見圖1的左上角面板)。可見顏色的缺乏，是由于堿金屬，既不具有受光學激發(fā)的d電子也不具有f電子。

當真空室中的水蒸氣壓力增加到~10^-4 mbar時，足夠數(shù)量的水吸附到新形成的NaK的表面，這樣它們的表層幾乎立即變成金色(圖1)。金黃色持續(xù)長達~5s，之后，隨著水繼續(xù)吸附，顏色逐漸變成青銅色隨之持續(xù)2~3s(圖1)。最終，液滴失去其金屬光澤，變成紫色/藍色，最后變成白色——后者是由于金屬和水反應形成的堿氫氧化物層(圖1)。研究者利用光學反射和同步X射線光電子能譜，證實了這一層的金屬特性，每立方厘米摻雜約5×10²¹個電子。整個過程大約持續(xù)10秒，在此期間液滴逐漸長大，最終達到直徑約5毫米的尺寸。然后，由于重力的作用，它從毛細管的末端脫落，緊接著一個新的液滴開始演化。如果水汽壓保持在一個相對狹窄的范圍內，接近最佳值(約10^?4 mbar)，那么一個金色液滴的瞬態(tài)形成完全可以在數(shù)百個液滴的“序列”中重現(xiàn)。

圖1. 真空中的純NaK滴和暴露在水蒸氣中的NaK滴的時間演化

圖2. 通過NaK滴上的水蒸氣吸附而形成一層薄薄的金色金屬水層的示意圖

圖3. 金屬水溶液的光譜特征來自光學和X射線光電子能譜

圖4. 用自由電子氣模型擬合實驗數(shù)據(jù)

綜上所述，這項研究表明，通過在NaK滴上吸附水蒸氣可以充分抑制強烈的(甚至爆炸性的)化學反應活性，以便對形成的金色金屬水溶液層進行視覺觀察和光譜表征。通過這種方式，人們就可以不需要使用不切實際的高壓來將水金屬化。

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03646-5#citeas