研究背景
说到“水”，我们再熟悉不过了，生活中我们离不开水，它是富有灵性的物质，“君不见，黄河之水天上来，奔流到海不复回”，“ 花自漂零水自流，一种相思，两处闲愁”，仁者乐山，智者乐水，无数文人墨客为它止步！
开始提问，水可以导电吗？大概有很多人按生活常识会说导电啊，但这是存在理解偏差的！
如果是我们生活中日常讲的“纯净水”，也就是一般的饮用水，是导电的，它里面含自由移动离子和其他一些杂质，所以导电。还有一种，就是所谓的“纯水”，它是不导电的，从化学上讲，水本身是极弱的电解质，发生很微弱的电离，所以不含杂质的纯水中，自由移动离子浓度在10的负7次方级，可以忽略，即基本没有。简而言之，纯水几乎不导电，是绝缘体。
水（化学式：H₂O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分，在生命演化中起到了重要作用。它是一种狭义不可再生，广义可再生资源。
绝缘材料原则上可以通过施加压力制成金属。在纯水的情况下，这估计需要48兆bar的压力，这超出了目前的实验能力，可能只存在于大型行星或恒星的内部。事实上，最近的估计和实验表明，在实验室可达到的压力下，水至多形成具有高质子传导率的超离子，但难以形成具有导电性的金属水！
研究成果
为解决这个世界难题，今日，捷克科学院有机化学与生物化学研究所Pavel Jungwirth教授课题组报道金属水溶液可以通过在水与碱金属反应时大量掺杂电子来制备。尽管具有高浓度溶剂化电子的液氨的类似金属溶液早已为人所知并被定性为，但碱金属和水之间的爆炸性相互作用迄今为止仅允许制备具有低的亚金属电子浓度的水溶液。研究发现，通过将大约10-4 mbar的低压水蒸气吸附到喷射到真空室中的液态钠-钾合金液滴上，可以抑制水-碱金属反应的爆炸行为。这种设置导致覆盖金属合金液滴的金属水溶液的短暂金色层的形成。用光学反射和同步加速器X射线光电子能谱证实了每立方厘米掺杂约5 × 1021个电子的这一层的金属特性。通俗易懂来说，就是具有金属特性的水得到成功制备，不需要高压条件即可完成，这是人类首次，具有重大意义！相关研究工作以“Spectroscopic evidence for a gold-coloured metallic water solution”为题发表在国际顶级期刊《Nature》上。
图文速递
图1. 真空中的纯NaK滴和NaK滴在水蒸气中的时间演化
图2. 示意图显示通过水蒸气吸附在NaK液滴上形成薄的金色金属水层
这项实验是用钠钾(NaK)合金实现的，这种合金在室温下是液态的，以大约每10秒一滴的速度从微喷嘴滴到真空室中，真空室的背景水蒸气压力可调节到几分之一mbar。由于真空室中没有水蒸气，NaK液滴只有银色金属光泽(代表性快照见图1左上方)。缺乏可见的颜色是由于碱金属既没有d电子也没有f电子，它们受到光激发。除了铯之外，它们的等离子体激元频率也远在紫外区。
当真空室中的水蒸气压力增加到约10-4 mbar时，足够量的水吸附到新形成的NaK液滴的表面，使得它们的表层几乎立即变成金色(图1)。金黄色可持续约5秒钟，之后，随着水分的不断吸收，颜色会在接下来的2-3秒内逐渐变成青铜色(图1)。最终，水滴失去金属光泽，变成紫色/蓝色，最后变成白色——后者是由于金属和水反应形成的碱金属氢氧化物层(图1)。整个过程持续约10 s，在此期间液滴生长并达到直径约5 mm的最终尺寸。然后，由于重力，它从毛细管的末端脱落，随后立即开始形成新的液滴。如果水蒸气压力保持在接近约10-4 mbar最佳值的相对较窄的范围内，那么对于数百个水滴的“序列”，金色水滴的瞬时形成是完全可再现的。
图3光学和X射线光电子能谱中金属水溶液的光谱特征
图4通过冰模板辅助盐析产生的水凝胶的可调节机械性能和通用性
在这个压力下，可以用Langmuir朗缪尔模型估计NaK液滴上的水层以每秒约80个单层的速度增长；也就是说，它变厚了大约24nm。这一估计假设撞击的水蒸气分子直径为0.3纳米以及统一的表面粘着概率(示意图见图2)。目前的情况不同于以前的实验，在以前的实验中，在约10-6 mbar的低得多的水蒸气压力和约100 K的低温衬底温度下，在钾(或通过水与碱金属在惰性金属衬底上的共吸附)上生长单个或极少量的水单层。在这些研究中，从碱金属释放到水单层中的电子在退火时瞬时形成单个部分水合的电子，然后这些电子向氢和氢氧化物反应。
研究表明，将NaK液滴暴露在大约10-4 mbar的水蒸气压力下，几乎可以立即形成一层金色的金属水溶液。金色不能归因于干涉效应，因为当该层比相应的400-600纳米波长区域薄一个数量级以上时，就会出现金色。此外，作者没有观察到任何红到蓝的颜色偏移，这是在来自厚度接近可见光谱蓝色边缘波长的层的干涉的情况下所预期的。实验证实具有特征光泽的金色是水表面层的金属特征的标志。
结论与展望
这项研究表明，通过将水蒸气吸附在NaK液滴上，可以充分抑制剧烈的(甚至是爆炸性的)化学反应，以便对形成的金属水溶液金色层进行目视观察和光谱表征。以这种方式，人们能够绕过使用不切实际的高压来得到具有金属特性的水。
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