Наслеђе Тринитија: Како је прва атомска бомба створила материјал невиђен до сада

Током теста „Тринити", прве пробе атомске бомбе на свету изведене 16. јула 1945. године у пустињи Новог Мексика, спонтано је настао нови материјал. Открио га је тек недавно међународни истраживачки тим који је координисао геолог Лука Бинди са Универзитета у Фиренци.

Они су идентификовали до сада непознати клатрат на бази калцијума, бакра и силицијума – материјал који никада пре није примећен, ни у природи, ни као вештачко једињење створено у лабораторији.

Рођен у атомској ватри

Прва проба атомске бомбе, под шифрованим називом „Тринити", створила је детонацију еквивалентну снази од око 21 килотоне ТНТ-а. Ватрена кугла која је настала истопила је пустињски песак, заједно са остацима челичног торња високог 30 метара са којег је бомба активирана, као и бакарним кабловима и другом опремом. Ова истопљена смеша се затим охладила и очврснула у стакласти материјал познат као тринитит.

Већина тринитита је светлозелене боје, али неки узорци имају црвенкасту нијансу. Управо ова црвена боја, која потиче од испарених метала са торња и опреме, посебно бакра, указала је научницима где да траже необичне структуре.

Екстремни услови створени експлозијом – температуре веће од 1.500 степени Целзијуса и притисци између пет и осам гигапаскала, праћени наглим хлађењем – омогућили су формирање материјала који се сматрају готово „немогућим".

Кавез за атоме под микроскопом

Термин клатрати означава материјале које карактерише структура налик кавезу, која унутар себе заробљава друге атоме и молекуле, дајући им јединствена својства. Ови материјали су од великог технолошког интереса и проучавају се за различите примене, од конверзије енергије (као термоелектрични материјали способни да топлоту претварају у електричну енергију) до развоја нових полупроводника и складиштења гасова попут водоника за будуће енергетске технологије.

Како би открили нови материјал, истраживачи су се усредсредили на тринитит, силикатно стакло које садржи ретке металне фазе. Користећи технике попут дифракције икс-зрака, тим је успео да унутар сићушне металне капљице богате бакром, смештене у узорку црвеног тринитита, идентификује клатрат типа И.

Његова структура се састоји од „кавеза" атома силицијума који заробљавају атоме калцијума, уз присуство бакра. Њихово откриће, детаљно описано, показује како се под екстремним условима могу формирати сложене и неочекиване структуре.

Неочекивани сродник – квазикристал

Ово откриће је још занимљивије јер је у истој детонацији настао још један веома редак материјал: квазикристал богат силицијумом, који је исти тим стручњака предводјен Биндијем документовао пре неколико година. Квазикристал, како је Бинди тада објаснио за магазин "Вајерд", јесте нешто што није кристал, али му веома личи.

„Њихова особеност је у томе што атомски распоред није периодичан, али је скоро такав, што ствара невероватне симетрије из којих произилазе задивљујућа физичка својства која је, између осталог, веома тешко предвидети", објаснио је геолог.

Новооткривени клатрат пронађен је непосредно уз раније идентификовани квазикристал, што је научнике навело да истраже њихову могућу повезаност. Међутим, даље анализе су показале да су се ове две веома различите кристалне фазе формирале независно једна од друге, иако под истим екстремним условима.

Успостављање везе између оваквих структура помаже научницима да боље разумеју како се атоми организују у неуобичајеним околностима и проширује могућности за дизајнирање нових материјала.

„Догађаји попут нуклеарних експлозија, удара муња или метеоритских удара функционишу као праве природне лабораторије", објашњавају истраживачи. „Они нам омогућавају да посматрамо облике материје које не можемо лако репродуковати у лабораторији."

У суштини, ово истраживање отвара нове видике за развој иновативних технологија, показујући да чак и најразорнији догађаји могу за собом оставити открића корисна за будућност и научно разумевање света.