február 29, 2024

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

A tudósok a tiszta vizet ásványi anyaggá alakították – íme egy videó: ScienceAlert

A tudósok a tiszta vizet ásványi anyaggá alakították – íme egy videó: ScienceAlert

A tiszta víz szinte tökéletes szigetelő.

Igen, a természetben található víz vezeti az elektromosságot, de ez a benne lévő szennyeződések miatt van, amelyek szabad ionokká oldódnak, amelyek lehetővé teszik az elektromos áram áramlását. A tiszta víz csak rendkívül magas nyomáson válik „ásványivá” – elektronikusan vezetőképessé, ami meghaladja jelenlegi laboratóriumi gyártási lehetőségeinket.

De amint azt a kutatók 2021-ben először kimutatták, nem csak a magas nyomás stimulálja ezt az ásványt a tiszta vízben.

A tiszta víz elektronmegosztó alkálifémmel – jelen esetben nátrium és kálium ötvözetével – érintkezésbe hozásával szabadon mozgó töltött részecskék adhatók hozzá, így a víz fémmé alakul.

Az így létrejövő vezetőképesség csak néhány másodpercig tart, de ez egy fontos lépés afelé, hogy a víz ezen fázisát közvetlenül tanulmányozva megértsük.

„Szabad szemmel láthatja az ásványvízre való átmenet szakaszát!” Robert Seidel, a németországi Helmholtz Berlin Anyag- és Energiaközpont fizikusa megmagyarázni 2021-ben, amikor a kutatás megjelent.

„Az ezüst nátrium-kálium csepp aranyfényben borítja be magát, ami nagyon lenyűgöző.”

border-frame=”0″ allow=”gyorsulásmérő; automatikus lejátszás; írás vágólapra; titkosított adathordozó; giroszkóp; kép a képben; web-megosztás”allowfullscreen>

Elég nagy nyomás alatt elméletileg szinte bármilyen anyag vezetővé válhat.

Az ötlet az, hogy ha elég szorosan összenyomja az atomokat, a legkülső elektronok pályái átfedik egymást, lehetővé téve számukra a mozgást. A víz esetében ez a nyomás körülbelül 48 megabar, ami alig 48 milliószorosa a Föld légköri nyomásának tengerszinten.

Míg laboratóriumi körülmények között ezt meghaladó nyomás keletkezett, az ilyen kísérletek nem alkalmasak ásványvizek vizsgálatára. Így aztán Pavel Jungwirth, a Cseh Tudományos Akadémia szerves vegyésze által vezetett kutatócsoportja az alkálifémek felé fordult.

Ezek az anyagok nagyon könnyen felszabadítják a legkülső elektronjaikat, ami azt jelenti, hogy képesek kiváltani a tiszta, nagynyomású víz elektronmegosztási tulajdonságait anélkül, hogy nagy nyomásra lenne szükség.

READ  A Webb teleszkóp egy fontos mérföldkőhöz érkezett: minden fénye egy helyen

Csak egy probléma van: az alkáli fémek drámai reakcióba lépnek a folyékony vízzel, néha akár felrobbannak is (vannak… Nagyon klassz videó lentebb).

Dobd a fémet a vízbe, és kapsz egy kaboomot.

border-frame=”0″ allow=”gyorsulásmérő; automatikus lejátszás; írás vágólapra; titkosított adathordozó; giroszkóp; kép a képben; web-megosztás”allowfullscreen>

A kutatócsoport nagyon klassz módszert talált a probléma megoldására. Mi lenne, ha vizet adnának a fémhez ahelyett, hogy a fém a vízhez?

Egy vákuumkamrában a csapat azzal kezdte, hogy egy fúvókából egy kis csepp nátrium-kálium ötvözetet lövellt ki, amely szobahőmérsékleten folyékony, majd nagyon óvatosan egy vékony réteg tiszta vizet adtunk hozzá gőzleválasztással.

Érintkezéskor elektronok és fémkationok (pozitív töltésű ionok) áramlottak a vízbe az ötvözetből.

Ez nem csak arany fényt adott a víznek, hanem vezetőképessé is tette a vizet – ahogy azt a nagy nyomású tiszta ásványvízben látni kell.

Ezt optikai reflexiós spektroszkópiával és szinkrotron röntgenspektroszkópiával igazoltuk.

A két jellemző – az aranyfényű csillogás és a vezető csík – két különböző frekvenciasávot foglal el, ami lehetővé tette azok egyértelmű azonosítását.

Amellett, hogy jobban megértjük ezt a fázisátalakulást itt a Földön, a kutatás lehetővé teheti a nagy bolygókon belüli extrém magas nyomású körülmények közelebbi tanulmányozását is.

A Naprendszer jeges bolygóin, a Neptunuszban és az Uránuszban például a folyékony fémes hidrogénről azt gondolják, hogy örvényben örvénylik. A Jupiter az egyetlen bolygó, ahol a nyomást elég magasnak tartják a tiszta víz ásványosításához.

Az a kilátás, hogy képesek leszünk megismételni a körülményeket egy óriásbolygó belsejében a Naprendszerünkben, valóban izgalmas.

„Tanulmányunk nemcsak azt mutatja, hogy ásványvíz valóban előállítható a Földön, hanem a gyönyörű arany fémes fényéhez kapcsolódó spektrális tulajdonságokat is jellemzi.” – mondta Seidel.

A kutatás ben jelent meg természet.

A cikk korábbi verziója 2021 júliusában jelent meg.