南加州大学兰斯·伊格农 当溶液变成金属时，氨分子(蓝色和白色)间隙中的溶剂化电子(绿色)开始聚成一对
信用:瑞安·麦克伦 瑞安·麦克马伦在开始为一个研究生化学项目物色人选时，从未听说过南加州大学多恩斯菲文学、艺术和科学学院
但在他的一位教授的推荐下，他给该学院的化学教授斯蒂芬·布拉德福德发了一封电子邮件，提议进行一项实验，以弄清是什么使金属真正成为金属
这个提议不仅会变成他的博士学位
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论文，但一个重大的科学突破
麦克伦的提议不容易接受
这项实验费用昂贵，而且可能很危险
麦克伦在其他美国大学接触的学者
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研究型大学告诉他，他们有自己的研究经费，但没有他的
但是布拉德福德有不同的反应
“他说，‘我没有资金支持你的想法，但如果你来这里，我们可以一起写一份资助提案，’”麦克伦说，他当时正在英国布里斯托尔大学完成他的本科学业
布拉德福思不仅帮助麦克伦获得了资金，优先考虑国家科学基金会的支持，而不是继续其他项目，而且他还拼凑了一个国际科学家团队，并安排他的休假来监督和参与主要的实验
他也成为了麦克伦的博士
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顾问
布拉德福德重新配置了他的实验室来保护它的科学家
这个实验需要液态氨和碱金属，液态氨可能有轻微的毒性，而碱金属如果接触到水就会爆炸
“因为这个，我的实验室看起来不一样了，”布拉德福德说，他也是自然科学和数学的系主任
努力是值得的
布拉德福思说，实验发现了“教科书中出现的东西，或者至少改变了教科书的编写方式”，并指出这项工作潜在的历史重要性
它还将赢得令人垂涎的《科学》杂志6月5日封面的殊荣
全速前进 该项目着眼于一个基本问题:哪些性质是金属固有的，哪些是偶然的？ 直觉告诉我们金属是致密的，虽然对一些人来说这是正确的(比如黄金或铅)，但对其他人来说却是不成立的
例如，通常用于电池的锂漂浮在水面上
有些金属很硬，如钛，但其他金属容易屈服于压力，包括铟和铝
熔化温度怎么样？铂在1700摄氏度(3200华氏度)以上熔化，但水银是远低于零度的液体
“金属罩”的许多其他定义也有类似的矛盾，但只有金属能够导电
与密度或硬度不同，传导是所有金属的固有属性
信用:IOCB布拉格 为了进一步了解金属的内在特性，布拉德福思、麦克马伦和他们的同事使用了化学家汉弗莱·戴维爵士在1809年首次发现的一个技巧
本质上，他们从零开始制造金属
科学家们将氨——通常是室温下的气体——冷却到零下33摄氏度，使其液化，然后在单独的实验中加入碱金属锂、钠和钾
在这些溶液中，来自碱金属的电子最初被捕获在氨分子之间的间隙中
这就产生了科学家所说的“溶剂化电子”，这种电子反应性很高，但在氨中稳定
这些溶液具有特有的蓝色
但是如果有足够多的溶剂化电子，整个液体变成青铜，本质上变成金属，同时保持液态
溶剂化电子已被证明对有机化学家很重要
通过以化学家阿瑟·伯奇命名的“伯奇还原”反应，它们是合成许多重要化合物的关键，并导致了20世纪50年代口服避孕药的生产
发射电子 接下来，科学家们使用位于柏林的一束非常明亮和聚焦的x光束测量了从金属氨中撞击出溶剂化电子所需的能量
在有史以来的第一次实验中，他们迫使不同浓度的金属氨通过一个微喷射器，这产生了一个大约人类头发宽度的气流，然后通过一个头发稀疏的x光束
结果表明，在低浓度下，溶剂化电子更容易通过与x光的相互作用从溶液中脱离，给出简单的能量模式
然而，在更高的浓度下，能量模式突然形成一个尖锐的带边，表明溶液的行为就像金属一样
虽然这一结果的实际意义需要进一步研究，但这一实验确实为化学家合成重要的有机化合物打开了一个新的窗口
正如桦树的减少导致了口服避孕药，这个实验也能导致新的化合物以无数的方式使用吗
泽西男孩 麦克马伦是新泽西人(欧洲人的祖先，不是邻近纽约的州)，他计划在几周内回到他在南加州大学多恩西费的实验室
但是他没有让新冠肺炎大流行让他慢下来
出于对电子学工作原理的好奇，他一直在加州长滩的公寓里进行实验——当然是安全的——使用他在易趣上购买的部件
完成博士学位后
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麦克马伦是他家第一个上大学的人，他计划从事博士后研究，尽管他不确定自己会专注于哪里或什么
然而，他知道自己想留在学术界
无论他身在何处，几乎可以肯定的是，化学世界将再次收到他的来信
“我喜欢做异国情调的事情
"
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