Ученые обнаружили в минерале тринитите, образовавшемся после первого в истории ядерного взрыва, ранее неизвестную форму кремниевых клатратов. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS. По словам исследователей, подобные структуры могли возникнуть только в условиях экстремальных температур и давления, которые сопровождали испытание атомной бомбы «Тринити» в июле 1945 года.

Авторами работы стала группа физиков под руководством профессора Принстонского университета Пола Штайнхардта. Уже несколько лет специалисты изучают образцы тринитита – стеклообразного минерала, возникшего в эпицентре первого ядерного взрыва. Ранее команда обнаружила в этих образцах частицы неизвестного типа квазикристаллов, сформировавшихся примерно в 50–60 метрах от центра взрыва после испарения медных кабелей.

Во время нового этапа исследований ученые изучили застывшие металлические капли внутри тринитита и нашли в них неизвестную разновидность клатратов. Так называют особые кристаллические структуры, внутри которых находятся крупные полости, способные удерживать отдельные атомы или небольшие молекулы.

Исследователи установили, что новая структура состояла из сложных сферических соединений атомов кремния. Внутренние пустоты были заполнены атомами кальция, меди и небольшим количеством железа. По форме обнаруженные клатраты оказались очень близки к найденным ранее квазикристаллам.

Физики предположили, что квазикристаллы могли образоваться в результате частичного разрушения этих клатратов во время ядерного взрыва. Однако последующие расчеты с использованием методов квантовой химии показали, что подобный сценарий возможен лишь при значительно меньшем содержании меди в структуре.

По мнению ученых, это свидетельствует о более сложных механизмах формирования экзотических материалов в условиях ядерного взрыва. Исследователи считают, что процессы образования подобных структур до сих пор остаются недостаточно изученными и требуют дальнейшего анализа.

Авторы работы подчеркнули, что уникальные клатраты не удается воспроизвести в лабораторных условиях. Именно экстремальные параметры взрыва первой атомной бомбы, как полагают специалисты, создали среду, в которой смогли сформироваться такие необычные кристаллические соединения.