Et nytt materiale dannet under eksplosjonen av den første atombomben har blitt oppdaget: det er en klatrat basert på kalsium, kobber og silisiumsom bekreftet av en fersk studie publisert i det prestisjetunge vitenskapelige tidsskriftet PNAS. De 16. juli 1945med Treenighetstest gjennomført i Alamogordo-ørkenen i New Mexico gikk menneskeheten offisielt inn i atomalderen.
Atomeksplosjonen genererte energi tilsvarende ca 21.000 tonn TNTfrigjør temperaturer høyere enn soloverflaten og skremmende trykk. Dette infernoet av varme smeltet øyeblikkelig ørkensanden sammen med stålpylonene og kobberkablene til instrumenteringen, og skapte et unikt glassaktig materiale kalt treenighet. I dag, mer enn åtti år senere, fortsetter det radioaktive glasset å avsløre ekstraordinære hemmeligheter. Forskerteamet, ledet av den italienske geologen Luca Bindi ved universitetet i Firenze, har faktisk oppdaget dette nye materialet helt ukjent for vitenskapen i sjeldenhetene rød trenitt.
Prøve som inneholder trinititt (i grønt). Kreditt: Bindi et al, 2021.
Hva er en clathrate som den som ble opprettet med den første atomprøven
I kjemi og mineralogi, dvs klatrater de er inklusjonsforbindelser der atomene skaper en reell struktur a bur geometrisk – i dette tilfellet kubisk – i stand til å fange andre atomer eller molekyler i seg gjester. Forskerteamet, ledet av den italienske geologen Luca Bindi ved universitetet i Firenze, identifiserte denne nye klatraten inne i en veldig liten kobberrik metallisk dråpe innebygd i glasset. Dens spesifikke kjemiske formel er identifisert som (Ca3.3Cu0.4Fe0.3)Si23.
Dette er det første krystallografisk bekreftede klatratet som noen gang er identifisert blant de faste produktene fra en kjernefysisk detonasjon.
sa Bindi.
I den åpne strukturen består det utvendige buret hovedsakelig av silisiummens kalsium-, kobber- og jernatomer de er gjestene fanget inne.
Det særegne ved det nye materialet: rollen som «ute av likevekt» forhold
Det særegne ved dette materialet ligger i det faktum at det er det umulig å replikere gjennom normale laboratoriesynteseprosesser. Treningen hans fant sted under ekstreme forhold «termodynamisk ikke-likevekt». Bindi forklarer:
Det som gjør oppdagelsen spesielt interessant er at denne klatraten ble dannet i det samme ekstreme miljøet som den uvanlige silisiumrike kvasikrystallen vi tidligere oppdaget i Trinity-materialet. Begge fasene ble dannet under eksplosjonen under svært forbigående, langt fra likevektsforhold, som involverte enorme temperaturer og trykk etterfulgt av ultrarask avkjøling (quenching).
Den enorme varmen fordampet kobberet i de elektriske kablene og silisiumet i sanden, mens sjokkbølgen komprimerte stoffet til trykk som oversteg 5 gigapascal. Vanlig trenitt er grønn, men den røde varianten studert av teamet skylder fargen sin til kobberet i testinfrastrukturen som fordampes av bomben.
Viktigheten av oppdagelse
Clathrates er ikke bare vakre å se på på et mikroskopisk nivå, men de er materialer av stor teknologisk interesse. Takket være burstrukturen er de designet for banebrytende bruksområder: fra energiomdannelse – som termoelektriske materialer som er i stand til å omdanne spillvarme til elektrisitet – til utvikling av nye halvledereopp til teknologiene for sikker lagring av gass og hydrogen. Å studere disse mikrofragmentene viser oss hvordan materie oppfører seg når den presses utover dens fysiske grenser. Slike voldsomme og raske termodynamiske prosesser forekommer faktisk ikke bare i menneskeskapte kjernefysiske tester, men er identiske med katastrofale naturhendelser som nedslaget av meteoritter på jorden eller kollisjoner mellom planetariske legemer i det dype rom.
