Mezinárodní tým vedený českým výzkumníkem dokázal to, co se dosud nikomu nepodařilo – vyrobil kovovou vodu.

Jak na to?

Čistá voda elektřinu témě nevede. Aby tuto vlastnost měla, musí obsahovat přísady, třeba rozpuštěnou sůl. Jenže vodivost takového elektrolytu je o několik řádů nižší než u kovů.

Vědci předpokládají, že voda může být vodivá stejně jako třeba měděný drát v jádrech velkých planet, kde vysoký tlak (nad 50 milionů atmosfér) stlačí molekuly vody k sobě tak, že se začnou překrývat jejich elektronové obaly. Tím vznikne vodivostní pás typický pro kovové materiály.

V pozemských podmínkách takového tlaku dosáhnout nelze, proto se dosud předpokládalo, že připravit vodu s vodivostním pásem typickým pro kov v pozemských podmínkách nebude v dohledné době možné.

Mezinárodní tým vedený fyzikálním chemikem Pavlem Jungwirthem z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd však vymyslel postup, který k přípravě kovové vody žádný velký tlak nepotřebuje. Popisuje ho v prestižním časopise Nature.

Vědci dosáhli vodivostního pásu nikoli stlačením molekul vody, ale rozpouštěním elektronů uvolňovaných z alkalického kovu.

1/2 Poprvé na Zemi připravili vědci kovovou vodu, má zlatavou barvu

Kovovou vodu, tedy vodný roztok, který má stejné vlastnosti a vodivost jako kov, se dosud nedařilo v pozemských podmínkách vytvořit. Dokázal to až mezinárodní tým vedený Pavlem Jungwirthem z @IOCBPrague. pic.twitter.com/br8ByKvAcm

— Akademie věd ČR (@Akademie_ved_CR) July 28, 2021

„Je to takový typicky český, možná cimrmanovský přístup. Nemusíme vytvářet obrovské tlaky, stačí si koupit za deset korun trochu sodíku a ‚ono to taky jde‘," popisuje Jungwirth na webu Akademie neotřelé řešení.

Jeho tým musel překonat zásadní překážku spočívající ve skutečnosti, že alkalické kovy po přidání do vody okamžitě explodují. Proto se vědci rozhodli nepřidávat alkalický kov do vody, ale naopak přidávat vodu na kov.

Uvnitř vakuové komory vystavili kapku slitiny sodíku a draslíku malému množství vodní páry, která začala kondenzovat na jejím povrchu. Tímto postupem se elektrony uvolňované z alkalického kovu rozpouštěly do vrstvičky vody na jejím povrchu rychleji, než probíhá chemická reakce vedoucí k explozi.

Na prvním snímku vidíme čistou kapku slitiny sodíku a draslíku, na dalších je kapka vystavena působení vodní páry 10-4 mbar. Usazuje se na ní vrstvička vody, v níž se rozpouštějí elektrony uvolňované z kovu. Tím získává zlatý kovový lesk. | zdroj: Kredit-Philip Mason

Získané množství elektronů přitom bylo dostatečné k překonání kritické hranice pro vytvoření vodivostního pásu a vedlo tak k vzniku samotného kovového vodného roztoku se stejnými vlastnostmi jako vykazují kovy.

Aparaturu si vyrobili na koleni

Potřebnou aparaturu si výzkumníci vyrobili víceméně svépomoci v malé pražské laboratoři, kde také provedli první experimenty. Klíčový důkaz přítomnosti kovové vody potom získali na synchrotronu (speciálním urychlovači částic) v Berlíně.

„Díky tomu se nám na několik sekund podařilo vytvořit tenkou vrstvu zlatě zbarveného kovového vodného roztoku. To nám stačilo na to, abychom ji mohli nejen spatřit na vlastní oči, ale také proměřit spektrometry. Když jsme poprvé kovovou vodu uviděli, tak všichni začali jásat, nemohli tomu uvěřit,“ popisuje chvíle radosti vedoucí vědeckého týmu.

Studie vědců z Ústavu organické chemie a biochemie a jejich spolupracovníků z Univerzity Jižní Kalifornie, Institutu Fritze Habera v Berlíně a dalších institucí tak nejen dokazuje, že kovovou vodu je možné připravit i v pozemských podmínkách, ale také detailně popisuje vlastnosti spojené s jejím zlatě kovovým leskem.