日本廣島 1945 年 8 月 6 日遭受原子彈轟炸，一項刊登於 《Science Advances》 最新研究發現，爆炸碎屑藏有一種從未有記錄的多元素合金。這種合金晶體結構獨特，既不存在於自然界，亦未見於常規工業冶煉過程，為研究極端環境下物質形成提供全新線索。

 

樣本源自廣島灣沙灘

地質學家 Mario Wannier 與同事早於 2019 年，在廣島宇品一帶海灘採集含有微小玻璃顆粒沙土樣本。這些顆粒統稱「廣島石」（hiroshimaite），由核爆汽化城市建築及工業製品後急速冷卻形成。佛羅倫斯大學地質學家 Luca Bindi 領導跨國研究團隊，聯同美國及瑞士學者重新分析 34 個樣本，在其中一顆僅約 1 微米大小鐵鉻（ferrochrome）金屬碎片中，發現一種成分複雜富矽合金。

 

六種金屬混合成獨特晶格

研究團隊透過電子微探針及單晶 X 光繞射分析，確認這種合金主要由鐵、鉻、鎳、錳、鉬及鋁六種金屬元素組成，並含有較高比例矽，原子比例約為 Fe58.9Cr14.9Si13.1Ni8.0Mn2.0Mo2.0Al1.1。其晶體結構屬 P213 空間群，呈 AlAu4 型有序排列，是 β-Mn 結構衍生型態，這種成分與結構組合從未在自然界或人工合金中出現過。

 

 

核爆火球如同天然實驗室

Luca Bindi 解釋，原子彈爆炸火球溫度估計超過 7,000°C，足以將鋼、鋁、銅等城市金屬製品瞬間汽化成金屬蒸氣雲。這團蒸氣在快速膨脹及急速冷卻過程中，令原本不會混合的金屬原子重新結合，凝結出這種罕見合金。他形容核爆及隕石撞擊等極端高能事件如同「天然實驗室」，能夠探索出人工合成難以觸及的化學及結構空間。

 

值得留意，Luca Bindi 團隊此前亦曾在美國新墨西哥州 Trinity 核試遺址發現一種前所未見晶體，兩項發現相互印證，顯示極端高溫急速淬火環境有系統地產生特殊材料潛力。研究團隊認為，這類發現長遠有助了解極端條件下材料形成規律，甚至為先進合金開發及核鑑證研究帶來新方向。

 

資料來源：Science Advances