Biến kim loại thành trong suốt

Các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc vừa phát hiện ra dạng trong suốt của Natri (Na) sau khi đưa nguyên tố này vào môi trường có áp suất cao.

“Chúng ta đều biết rằng dưới sức nén đủ lớn tất cả vật chất đều trở nên rắn như kim loại. Trên sao Thổ và sao Mộc, ngay cả khí hydro cũng biến thành kim loại do tác động của áp suất và nhiệt độ cực lớn”, Artem Oganov, giáo sư bộ môn tinh thể học lý thuyết của Đại học Stony Brook (Mỹ) cho biết. 

Natri sẽ trở nên trong suốt dưới áp suất cực lớn. Ảnh: wordpress.com.

Dưới áp suất khí quyển Natri có màu trắng. Tuy nhiên, giáo sư vật lý Yanming Ma của Đại học Cát Lâm (Trung Quốc) dự đoán rằng cấu trúc tinh thể bất thường của Natri khiến nó trở nên trong suốt và có khả năng cách điện dưới áp suất cao. Ma đã chứng minh được rằng dưới sức nén cực lớn, nguyên tử Natri đẩy các điện tử (electron) bên ngoài vào các “hố” nằm giữa những nguyên tử.

“Khi lọt vào những hố này electron không thể thoát ra. Chúng có vai trò giống như các nguyên tử giả mạo và điều đó khiến trạng thái rắn biến mất”, giáo sư Ma giải thích. Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi áp suất tăng lên trên mức 1 atm, Natri chuyển dần sang màu đen. Ở mức 2 triệu atm, Natri biến thành màu đỏ trong suốt. Nếu áp suất tiếp tục tăng, kim loại này vẫn trong suốt nhưng không còn màu sắc.

“Phát hiện này rất quan trọng vì nó giúp giới khoa học hiểu rõ những đặc tính của vật chất trong môi trường áp suất cao, đặc biệt là trên các ngôi sao và siêu hành tinh. Điều khiến chúng tôi bất ngờ nhất là mức áp suất để sự biến đổi trạng thái xảy ra lại có thể đạt được bằng thực nghiệm”, Oganov phát biểu.

Natri là kim loại mềm, nhẹ, màu trắng bạc, có phản ứng hóa học mạnh nên không thể tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên. Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hydro và các ion hydroxit. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, Natri sẽ tự bốc cháy trong nước. Tuy nhiên, nó không bốc cháy trong không khí có nhiệt độ dưới 115°C.