Vědci objevili v Hirošimě podivnou slitinu, jaká se na Zemi dosud nevyskytovala
InovaceMikroskopické zrnko kovu, sotva širší než červená krvinka, uchovalo atomové uspořádání, které vzniklo v ohnivé kouli nad Hirošimou. Vědci objevili tuto částici uvnitř sklovité kapky získané z plážových písků v Hirošimském zálivu.
Mikroskopické zrnko kovu, sotva širší než červená krvinka, uchovalo atomové uspořádání, které vzniklo v ohnivé kouli nad Hirošimou. Vědci objevili tuto částici uvnitř sklovité kapky získané z plážových písků v Hirošimském zálivu. Obsahuje dosud neznámou slitinu bohatou na křemík, složenou ze železa, chromu, niklu, manganu, molybdenu, křemíku a hliníku – prvků, které s největší pravděpodobností pocházely z budov a dalších městských materiálů, jež se vypařily při výbuchu atomové bomby 6. srpna 1945.
Tento objev, o němž informoval časopis Science Advances, přidává novou a fascinující kapitolu ke studiu trosek po atomových výbuších. Na několik sekund obrovský atomový výbuch smíchal známé látky při extrémních teplotách a poté je tak rychle ochladil, že se atomy uzamkly do složité, uspořádané struktury, která dosud nebyla nikde na Zemi v žádné slitině zdokumentována.
Jak se celé město proměnilo v mikroskopické kapky
Bomba v Hirošimě explodovala jako vzdušný výbuch přibližně 600 metrů nad městem s účinností asi 15 kilotun. Její ohnivá koule přesáhla 7 000 stupňů Celsia a pohltila vzduch spolu s vypařenou ocelí, hliníkem, sklem, půdou a vodou. Jak se ohnivá koule rozšiřovala, část této páry kondenzovala do kapek, které se za letu ochladily a nakonec se usadily kolem Hirošimského zálivu. Vědci tyto částice nazývají „hiroshimaites“. Studie z roku 2019 v časopise Anthropocene poprvé popsala tento zvláštní spad v plážových píscích, včetně skleněných koulí, vláken a spojených částic. Jejich minerální složení naznačovalo, že některé se vytvořily při teplotách nad 1 800 stupňů Celsia.
Pro novou studii Luca Bindi, krystalograf z univerzity ve Florencii v Itálii, a jeho kolegové zkoumali 34 hiroshimatů. Jedna sklovitá kulička obsahovala mnoho kovových vloček, které tvořily jen asi jedno až tři procenta objektu. Tým vybral čtyři zrnka, každé o průměru přibližně 10 mikrometrů, a ručně je odstranil jemnými jehlami. Tři se ukázaly být relativně běžnými slitinami železa a chromu. Čtvrté však bylo odlišné. Chemické mapování ukázalo, že ve složení zrnka dominovalo železo, ale podstatné množství chromu, křemíku a niklu bylo smícháno s manganem, molybdenem a hliníkem.
Uspořádaná struktura zrozená v chaosu
Zjištění přítomnosti prvků byl jen první krok. Vědci poté použili rentgenovou difrakci na monokrystalu, která odhaluje uspořádání atomů měřením vzoru, který vzniká, když se rentgenové paprsky rozptylují krystalem. Výsledek ukázal kubickou strukturu známou jako typ AlAu4, což je uspořádaný příbuzný struktury beta-manganu. Samotná architektura nebyla neznámá, ale nikdo dosud neoznámil, že by tato konkrétní směs bohatá na železo a křemík tuto strukturu přijala. Slitiny s podobnými složkami by se normálně usadily do jednodušších uspořádání běžných u materiálů podobných nerezové oceli. Překvapení spočívá v kombinaci. Mnoho moderních vícesložkových slitin získává své vlastnosti z několika prvků sdílejících pozice v relativně neuspořádané atomové mřížce. Toto zrnko obsahuje podobně přeplněnou chemickou směs, přesto jeho atomy zaujímají vysoce organizovaný rámec. Autoři ji popisují jako možný most mezi komplexními slitinami a uspořádanými sloučeninami, spíše než konvenční „vysokoentropickou slitinu“. Vědci předpokládají, že kovy z několika zdrojů se vypařily, smíchaly v ohnivé kouli, kondenzovaly do drobné roztavené kapky a poté téměř okamžitě zmrzly. Rychlé ochlazení zabránilo atomům přeskupit se do jednodušších struktur, které by normálně preferovaly.