如何形成金属：电解质成为金属

然后将小组检查使用软X-射线在BESSY II这些液体射流，并且随后已经能够详细分析这个过程从他们获得与理论预测相结合的数据。这项工作已经发表在科学。

什么区别金属与其他材料通常被很好地理解。在金属，一些原子外电子通过在所谓的导带中的晶格移动。这是金属如何传导电流。与此相反，以金属，电解质的离子是无序性和导电性甚至随离子浓度降低。因此，如何金属特性由溶解在电解质中的许多单个的金属原子出现？在什么浓度究竟是如何做的导带的形式，以及如何在电子轨道在此过程中的表现？

一个大型的国际合作，目前已开发出先进的实验技术，使得它可以观察这些过程的第一次。 17名作家在京都，洛杉矶，巴黎，布拉格和柏林机构贡献了他们的专长。

其中一个主要的作者是来自弗里茨 - 哈伯学院柏林贝恩德冬季博士，谁在BESSY II与罗伯特·赛德尔博士HZB Operando界面光化学青年研究组和他的团队一起头成立了实验。作为第一步，物理学家溶解的碱金属，例如在氨锂和钠，形成溶液。成为带正电荷的离子和它们的外电子的金属原子被吸入到液体氨溶液。这些解决方案是在低金属浓度稍有蓝色，但随着金属浓度的增加，直到它转变为金黄色调的蓝色变得更加激烈。这种令人惊讶的颜色变化与在溶解的金属的电子状态，科学家们假定。

利用在BESSY II U49 / 2-PGM-1束线的SOL³PES文书赛德尔通过监管，该团队能够研究不同浓度的碱金属/氨溶液作为使用光电子能谱极窄的超高真空下的液体射流。有解决方案，以冷却至约摄氏60度。在此温度下，氨是液体，其蒸发量为足够低。这使得他们实际测量精确，从电解液金属的过渡。

“我们能够首次捕获过剩电子的光电子信号在液氨，我们在大约2电子伏特（eV），这表明溶解的电子和dielectrons的存在下观察到的窄峰，”冬说。赛德尔补充说：“这也解释了为什么该解决方案是在金属离子的低和中等浓度最初蓝色：该溶液在红色区域吸收光，在2 eV的对应于峰”其结果是，该解决方案出现略带蓝色只要仅存在单独的溶解电子。这种蓝色加剧第一份“电子对”的出现 - 称为dielectrons。颜色变为金色作为碱金属的浓度增加。与此同时，这个窄的吸收峰变宽成在光谱的尖锐边缘费米能带，由于是金属的特性，通过与集体激发（等离子体）相关联的信号伴随着为好，不含金属的电子特性。

“由理论家帕维尔Jungwirth和的Ondrej马萨利克在布拉格领导的小组已经能够在溶液中的溶剂化电子的电子结构提前模式，”温特说。 “我们发现，他们所计算的结合能配合得很好，我们的实验值。这给了我们在我们的X射线数据的解释的可信度。”

这项工作被发表在科学，因为它使从非导金属字符电解质过渡的基本理解作出了重要贡献。此外，甚至有溶剂化电子的实际应用，即电子在溶液中，在有机化学中的还原剂为芳族体系，在电池eletrolytes，和电子电容器。

资源 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. "How metal is formed: Electrolytes becoming metallic." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200605105354.htm>.