1945年8月6日,人類歷史上第一顆用於戰爭的原子彈在廣島上空爆炸。81年後,一項發表於《科學進展》的研究揭示了這場災難的另一面:在爆炸殘留的微小玻璃顆粒中,科學家發現了一種此前從未被確認的新型合金。

研究樣本由地質學家瑪利歐·瓦格尼爾及其同事於2019年在廣島灣宇品島附近的海灘上採集。這些被稱為"廣島石"的顆粒是極其微小的球狀熔融碎屑,寬度從幾百微米到幾毫米不等,由1945年原爆時建築物、金屬、混凝土、土壤等城市材料被高溫汽化後迅速冷卻凝固形成。
由義大利佛羅倫薩大學礦物學與晶體學教授盧卡·賓迪領導的國際研究團隊(成員來自義大利、美國和瑞士),利用電子顯微鏡技術對34塊"廣島石"顆粒進行了分析。結果在其中一顆微粒內部,發現了僅占顆粒總體積約3%的微小富鐵合金液滴。

這種新型合金主要由鐵、鉻、鎳、錳、鉬、矽和鋁七種元素組成,元素配比與民用不鏽鋼高度接近——其中鐵約占63%、鉻約15%、鎳約9%、矽約7%。然而,這些元素並非以常見方式排列,而是形成了均勻的均質立方晶格。
研究團隊認為,這種合金只能在原子彈爆炸的極端條件下形成。1945年8月6日,原子彈在廣島上空約580米處爆炸,火球在數秒內溫度飆升至超過7000°C。在這一溫度下,鋼、鋁、銅等工業金屬以及建築材料和城市殘骸被瞬間汽化,形成 turbulent 的等離子體雲。

隨後,這團物質在快速膨脹過程中急速冷卻——從等離子體狀態冷凝為金屬液滴,再以極快速度凝固。這種"超快淬冷"使得原本在常規條件下不可能混合的多種金屬原子被"凍結"在一起,形成了這種獨特的亞穩態晶體結構。
目前尚未證實這種新合金具有特殊的應用價值,但了解其形成機制有望在未來幫助科學家設計新型高性能材料,應用於航空航天、能源及電子等領域。






