순수한 물은 전기가 통하지 않는다. 물에서 전기가 통하려면 자유전자나 이온이 필요한 만큼 불순물이 녹아 있어야 한다. 그런데 최근 순수한 물을 금속과 같이 만드는 방법이 개발됐다. 전 세계 11개 연구기관의 15명 과학자들은 물에 알칼리 금속을 혼합하는 방식으로 ‘금속 물’ 을 만들어 그 결과를 국제학술지 ‘네이처’ 7월 28일자에 발표했다. doi: 10.1038/s41586-021-03646-5
알칼리 금속은 자신의 최외각 전자를 다른 물 질에 쉽게 내주는 특성을 갖고 있다. 단, 물과 만나면 쉽게 폭발하므로 연구팀은 화학반응 속도를 최대한 늦출 방법을 찾았다. 연구팀은 대기압의 1000만 분의 1 수준인 10마이너스4제곱mbar(밀 리바)의 저압챔버에서 미세노즐로 액체 소듐-포타슘 합금 한 방울이 10초간 천천히 나오게 하고, 동시에 수증기를 공급해 물 분자가 합금 을 1초에 24nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)씩 도포하도록 만들었다. 이때 알칼리 합금을 둘러싼 물방울은 금색으로 변해갔다. 연구팀은 분광 분석을 통해 합금에서 방출된 전자가 물층을 자유롭게 이동하며 ‘금속 상태의 물’을 형성했음을 최종 확인했다. 물방울 색이 변한 것도 금속의 전형적 특징인 자유전자의 플라스몬 공명(표면에 입사한 빛에 자유전자가 들떠 공명하는 현상) 때문이었다.
이번 연구에 참여한 로버트 자이델 독일 헬름 홀츠-젠트롬 베를린연구소 연구원은 “금속성 물이 지구에서도 만들어질 수 있음을 보여준 것과 동시에 그것의 분광학적 특성을 함께 밝 혀낸 연구”라고 의의를 밝혔다
