1945 年首枚核彈於 Trinity 試驗場爆炸時，將沙漠沙轉化為獨特嘅不可能科學實驗室。即使數十年後，爆炸產生嘅放射性玻璃仍然揭示正常化學無法解釋嘅新物料。最近，研究人員喺 1945 年 Trinity 核試驗嘅碎片中發現一種先前未知嘅鈣–銅–矽包合物。呢種立方體、籠狀晶體嵌入爆炸形成嘅 trinitite 玻璃中，係首個經確認由核爆產生嘅包合物。有趣嘅係，呢種晶體無法喺標準實驗室製造。
「我哋報告喺 1945 年 Trinity 核試驗期間形成嘅一種先前未知 Ca–Cu–Si I 型包合物；係核爆產物中首個經晶體學確認嘅包合物，」佛羅倫薩大學研究人員喺研究論文中寫道。
核火誕生嘅晶體
包合物係微觀世界嘅建築奇蹟。呢啲晶體由原子「籠」組成，將客體原子困喺內部。根據研究，呢種先前未知物料係由鈣、銅同矽組成嘅 I 型包合物。呢個特定版本呈立方體，包含如十二面體等幾何形狀。其結構以矽–銅框架構築分子籠，形成剛性晶格。呢啲幾何籠困住客體鈣原子，創造穩定但奇異嘅物質排列，喺正常環境條件下唔會出現。要製造佢，大自然需要 1945 年 7 月 16 日嘅特定、劇烈遠離平衡條件。
我哋講緊數百萬度熱度、壓碎大氣壓力，同極速冷卻過程，將原子凍結喺半空中，防止佢哋回復正常狀態。呢啲條件容許非平衡相形成：正常實驗室合成無法製造嘅物料。喺呢項研究中，團隊結合原子映射同基於物理嘅穩定性預測，了解爆炸碎片。「透過結合晶體學表徵同第一性原理計算，呢項工作為物料科學、凝聚態物理同核取證提供資訊，說明極端環境如何塑造遠離平衡嘅晶體物質，」研究指出。 歷史上引人入勝之餘，呢個發現嘅真正影響在於佢教我哋物理基本定律。
呢種新包合物同一種二十面體類晶發現於 Trinity 物料中，後者數年前已被確認為另一種禁忌結構。呢啲晶體捕捉人類幾乎從未直接目睹嘅物理瞬間一刻。根據首席研究員 Luca Bindi，呢啲微觀結構幫助我哋了解物質喺其他高能宇宙事件中嘅行為，例如閃電打擊、隕石撞擊，甚至行星碰撞。由於包合物僅喺極窄高能範圍內形成，佢充當物理同化學運作於極限嘅「快照」。最終，新發現可填補人造爆炸同宇宙現象間嘅空白，為礦物學同凝聚態物理提供關鍵新洞見。
喺物料科學中，佢可揭示未來合成設計嘅新型原子排列；喺凝聚態物理中，探索物質喺極端、不穩定條件下嘅運作。此外，呢項工作透過建立礦物指紋，協助核取證重建過去或不明核事件嘅特定溫度和壓力。研究於 5 月 11 日刊登喺 PNAS 期刊。
