Rain科技7月31日消息,当地时间本月29日,《科学进展》刊发跨国团队研究成果:科学家在日本广岛湾本浦海滩的沙土里,从核爆遗留微粒中找到了一种自然界、常规工业冶炼环境都无法生成的全新多组分合金。
本次研究由意大利佛罗伦萨大学矿物学教授卢卡・宾迪牵头,联合美国加州大学伯克利分校科研团队共同完成。
研究人员在沙滩筛选出34颗微米级球状熔融碎屑,这类核爆沉降玻璃颗粒被学界命名为“广岛石”,是当年核爆高温熔化城市各类物质后冷却形成的残留物,历经八十余年海水冲刷依旧完好保存在海岸沙层中。
团队将颗粒嵌入树脂抛光,通过电子探针成分分析、单晶 X 射线衍射扫描内部微观结构,最终在单颗广岛石内部,发现了直径仅十余微米的全新金属晶粒。
该合金体积只占微粒总质量3%,以细小液滴、簇状晶体嵌在玻璃基质内,化学成分为铁、铬、镍、锰、钼、硅、铝混合体系,元素配比和民用不锈钢高度接近,但内部晶格空间结构独一无二,人类现有矿物、合金数据库从未收录同类物质。
科研团队介绍,这种特殊合金的诞生,完全依赖原子弹爆炸独有的瞬时极端环境。
1945年8月6 日,美国投下的原子弹“小男孩”在广岛空中起爆瞬间,核火球核心温度突破7000℃,远超常规炼钢、火山喷发、陨石撞击的温度上限。
爆心范围内的钢结构楼房、玻璃、土壤、金属构件在百万分之一秒内全部汽化成混杂等离子蒸汽;火球快速向外膨胀、温度断崖式下跌,金属蒸汽经历极速淬火,混乱的多元原子被瞬间“冻结”,
才稳定形成这套特殊晶体结构。
从材料学角度看,这种合金虽然成分与不锈钢相似,但其晶格结构属于全新的准晶或复杂金属间化合物,这种结构通常只出现在实验室极端条件下。例如,常规不锈钢是面心立方或体心立方结构,而广岛石中发现的合金具有更复杂的对称性,这为材料科学家探索新型耐热、耐腐蚀合金提供了天然模板。与之相比,自然界中存在的铁镍陨石虽也经历高温,但冷却速度远低于核爆瞬间,因此无法形成类似结构。
研究团队明确,无论是地球地质活动、火山高温,还是工厂高温冶炼,都无法复刻“七千度瞬时汽化+毫秒级极速冷却” 的双重条件,自然环境中不可能自发产生该合金。
这批广岛沙滩样本,为科研人员观测极端温压下的物质相变提供了天然样本,可反向支撑耐高温特种合金、航天新材料的实验室研发参考。
这种奇特物质的存在,也引发了对核爆遗留物的更多思考。除了放射性污染,极端高温下生成的独特材料或许还隐藏着未被认识的物理化学特性,未来可通过模拟实验进一步揭示其微观演化机制。
