“Boom！”跟着一声巨响，2008年格鲁吉亚萨凡纳州的一家炼糖厂顷刻间灰飞烟灭。这次爆破导致14人丧生。
恐怕很少有人知道，糖是一种爆破物。它的爆破威力乃至是等重TNT的四倍。这起爆破便是精粹细糖粉不小心点燃后发生的。
走运的是，在正常情况下，需求许多细糖粉堆在一起才或许引爆，所以，对你家橱柜里的那点糖，你就放一百个心吧。
火药是我国古代的四大发明之一。早在一千多年从前，咱们的祖先就开始运用黑火药了。黑火药中起爆破效果的成分是硝石（化学名叫硝酸钾）。但直到17世纪末，英国的科学家才经过试验搞清楚作业原理。自那今后，人类寻觅更好的炸药的尽力就没有中止过。
继硝石之后，为前期爆破手们喜爱的炸药，是油。但油臭名昭彰的一点是它十分不安稳，只需给予一点细微的冲击，就会爆破。历史上，人们为了克服它，想了许多方法，也付出了生命的价值。直到1864年，瑞典化学家艾尔弗雷德·诺贝尔的油工厂发生爆破，在爆破中他自己的弟弟丧生之后，他持续坚强地经过试验才发现，将油与硅藻土混和，能够制作出一种尽管爆破功能稍差，但更枯燥、更安全的版别。这种炸药因含有硅藻土而显黄色，所以叫黄色炸药。改善后的炸药很快就被用于爆破矿井、地道，为建筑铁路和运河开山辟路，使得诺贝尔成为了一代富豪。
改善后的炸药安全功能是进步了，但与此同时，爆破威力却削弱了，远不及油。之后研发出来的TNT等惯例炸药，尽管安全功能不断进步，但爆破威力却进步得十分有限，满意不了各方面越来越高的要求。
对威力更猛的爆破物的需求，首要来自军事上的用途。核弹当然是威力巨大又极具破坏性的，但咱们都知道，核弹破坏性太大，并且有放射性污染，在局部战争中是不能简单运用的。当时，美军配备的威力最猛的惯例炸弹叫MOAB，它有“炸弹之母（mother of all bombs）”之称。它内含8吨多的炸药，能够炸毁十分巩固的方针或许大范围消除地面部队和装甲配备。2017年，美军在阿富汗战场上从前用它来抵挡圣战分子。
但是，戎行还期望将来用微型炸弹配备小型无人机，要求炸弹分量轻，但威力又不输于大型炸弹，而现有的惯例炸药已满意不了要求。
假如军事上的需求让人惶惶不安，那么让咱们再转向人类另一个较为平和的志向——太空探究。咱们知道，地球上万物都受到引力的限制，而脱节地球引力的捆绑需求很大的推力。早在1903年，在俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基推导出火箭方程之后，人们就一向在做这方面的尽力。火箭科学需求处理的中心问题是，怎么靠向下喷发爆破性胀大的气体发生反效果力，来推进火箭升空。
但是，这儿遇到了一个困难：你想要发生更大的推力，需求更多的燃料；但是带着的燃料越多，需求的推力也就越大。这个对立意味着，要想让火箭飞入太空，不管你运用多少惯例炸药都杯水车薪。现在最先进的火箭选用液氢和液氧混合剂做燃料，这种燃料的能量密度更大。但即便如此，也只需2%的发射分量是有用负荷（火箭运送的用于直接履行特定使命的设备和体系），超越80%满是燃料，并且火箭只需在飞翔中不断减轻分量，才干抵达预订轨迹。这便是为什么需求多级火箭的原因，由于它在升空时能够及时把空的燃料箱抛掉，以减轻负荷。
假如找到一种更好的燃料，相同巨细的火箭就能够把有用负荷大大进步，这将极大地节省卫星发射本钱，为将来载人飞船交游于地球与火星或月球的基地供给便当。有了更好的燃料，乃至火箭和飞翔器都不需求规划成多级的了。
正是这些需求，推进着世界各国的科学家去寻觅新一代“极具破坏性的高能资料”，它的爆破威力要超越以往任何一种炸药。
咱们先来看一个蝌蚪形的玻璃玩意儿。它的头部是一颗水滴形的玻璃球，后边拖着一条长长的、弯弯绕的尾巴。这玩意看似很一般、很不起眼，但它有一个好听的姓名，叫“鲁伯特王子之泪（Prince Rupert’s drops）”，是以十七世纪英国国王查理二世的表兄鲁伯特王子的姓名命名的，由所以王子最先把它带到英国的。
为什么它能得到这个荣誉呢？由于它是一种极点难以幻想的东西！这个玻璃玩意儿，你用锤子打它，非但打不碎，锤子反而弹跳起来；但假如你把它的尾巴折断，它就自己瞬间碎成玻璃粉末端。这个进程，在网上有视频演示，感兴趣的读者能够找来看。
物理学家对此的解说是：“鲁伯特王子之泪”是由熔融的玻璃掉进冷水里快速冷却构成的。在构成进程中，贮存了巨大的应变能（由内部张力构成的能量，比方上紧的发条也具有很大的应变能），所以连锤子砸下去都要反弹起来，就像砸到一个胀鼓鼓的东西上相同；但它的尾巴被折断之后，就好像气球漏气了相同，里边的应变能瞬间被开释出来，发生的冲击波让它自己分化成了粉末。
这个进程现已具有了爆破的特色，只不过，爆破力不是来自化学能的开释，而是来自机械能（应变能）的开释。
在美国陆军研讨试验室，珍妮·詹金斯和她的搭档一向在用纳米钻石做相同的测验。钻石只能在高温、高压的极点条件下才干构成，在自然界中，它们一般构成于地球地幔深处。钻石是碳的一种“亚稳态”结构，便是说，它尽管在咱们有生之年看起来是安稳的，但其安稳性比起碳的另一种存在方式——石墨仍是稍差一些；假如从世界的时间尺度上看，以数亿年计，它们终究都会碎裂成更安稳的石墨，所以什么“钻石恒久远，一颗永撒播。”之类的告别信！
从物理学的视点来看，能够把钻石看作是内部贮存了许多应变能的石墨。不过，这个应变能是不简单开释出来的，所以钻石才适当安稳。
但假如钻石十分小，碎裂起来会更简单些。在临床上，医学研讨人员现已运用纳米钻石来杀死癌细胞。他们让纳米钻石紧贴肿瘤，然后用紫外线照耀，这会让它们敏捷胀大碎裂，然后到达炸死癌细胞的意图。
珍妮·詹金斯等人所做的试验则稍有不同，他们不是让纳米钻石碎裂爆破，而是把许多纳米钻石塞进相似足球烯的六角形碳结构“网兜”里，施以高压；然后用高功率激光把足球烯爆破；所以，赋有弹性的足球烯在高压下所贮存的应变能瞬间被开释出来，构成第一次爆破（这一次爆破是机械能的开释）。
在爆破中，冲击波会让足球烯内的纳米钻石像爆米花相同以极高的速度溅射出来。它们与空气发生冲突之后，会敏捷焚烧，然后发生高温、高压的气体；气体急剧胀大，构成第2次爆破（这一次是化学能的开释）。
这种爆破发生的当量，远高于现在火箭燃料——氢氧混合剂焚烧时发生的当量，所以从理论上说，纳米钻石是未来做火箭燃料的抱负资料。
不过有人指出，要完成这一点，需求高功率的激光来引爆；而假如要用于火箭燃料这样的规划上，需求的激光功率已超乎现在的技术水平，所以这一主意是不实践的。依我看，单单“烧钻石”这个想法，就现已够不实践了。
其他一些人却是实践得多。他们不想出奇招，他们只想老老实实沿着老路探究。那么，什么是老路呢？
咱们现在已知的化学炸药的主要成分不论是硝石（硝酸钾）、油仍是TNT（）都有一个特色，即含有许多的氮元素。为什么这些炸药如此喜爱氮呢？由于在所有分子中，唯有氮分子是由两个氮原子经过三个化学键连接成的。咱们知道，能量贮存在化学键里，一般来说，化学键越多，贮存的能量也越多，当这些化学键开裂时，就会开释出可观的能量。因氮分子化学键的这个特性，现有的炸药中氮含量对爆破威力有不小的影响，含氮量是用来衡量炸药威力的一项重要目标。
所以，按这个逻辑，多氮化物是威力更猛的抱负候选者：取一群氮原子，将它们连接到一个大分子上，然后需求时把它们的化学键打断……所以Boom！理论上，多氮化物的威力应该是TNT的5倍以上。
理论标明，它们像钻石相同，也只需在高温、高压的极点条件下才干构成。在大约6万个大气压下，气态氮将变成固态。但是，要进一步制作出多氮化物，模型显现，至少需求大约200万个大气压！并且还不能确保这种多氮化物在压强下降时还能安稳存在。
美国国防高档研讨计划署首席科学家克里斯特领导的一个小组自上世纪90年代以来，一向在研讨怎么制作多氮化合物。2002年，他们成功别离出一种有着5个氮原子的阳离子N5+。但要想往前持续走一步，组成纯洁、电中性的多氮化物分子，就困难重重了。
但是，2017年早些时候，我国南京理工大学胡炳成教授领导的一个小组报导，他们组成了数量适当可观的一种多氮化物——全氮阴离子盐。这种全氮阴离子盐的分化温度高达116.8℃，所以在常温下很安稳，这就为室温下的运用供给了便当。更为可贵的是，其组成质料价格适当低价。
紧随其后，美国陆军研讨试验室的珍妮·詹金斯等人又在能发生巨大高压的金刚石压腔中，组成出另一种电中性的多氮化物。这种多氮化物是一种蓝色液体，密度是水的3倍，是液态氢的50倍。理论上，这种物质在同体积下，能够贮存更多的能量。但实践运用中，该液体在室温下是不安稳的，与空气触摸会发生爆破。现在这种多氮化物一共只需3克，存放在77K的低温环境下。它的爆破威力还无法测验，由于每次测验，至少要10克，并且还要重复屡次。理论上，它的爆破威力可到达TNT的3～10倍。
早在1935年，科学家就预言，氢还有一个金属态，叫金属氢。像钻石和多氮化合物，金属氢只能在巨大的温度和压力下构成。自然界中，木星等气态巨行星的中心或许具有发生金属氢的条件。
科学家猜测，金属氢一旦构成，即便在室温文常强下，也能处于亚稳态，坚持金属的特征；而最重要的是，当它进步（从固态直接变成气态）时，体积急剧胀大，能发生剧烈的爆破。每1克金属氢的爆破威力是同质量TNT的50多倍。
2017年早些时候，美国哈佛大学伊萨克·西尔维拉领导的小组宣称，他们运用一个金刚石压砧紧缩固态氢，制作出一点点金属氢。样品直径大约15微米，厚几微米。不幸的是，压砧忽然失灵，成果刚造出来的微量样品，就消失不见了。当然，其他研讨人员对这一说法表明置疑，除非该团队重复出试验。
就算制作出金属氢，搞清楚它在室温文常强下的性质，关于它的大规划制作，也至关重要。
假如金属氢在常压下是亚稳态，像钻石相同一旦构成就不简单分化，那么你一开始都不需求制作出许多；假如在室温下有一个样品，你就有了金属氢的“种子”，你只需不停地充氢气就能够让样品成长，由于它的外表能够吸附、凝集更多的氢原子。不然，单靠试验室制作出那么一点量，是无法到达实践运用的意图。
能否制作成金属氢？金属氢在常压下是否安稳？现在这一切都仍是悬念，咱们且把它留给科学家去处理。对咱们来说，假如金属氢能做火箭燃料，远景是十分诱人的。
首要，它是迄今除核弹外，科学家所能幻想的威力最猛的炸药。理论上，其威力能到达TNT的35倍左右，这个用途就十分大了。我国现在威力最大的3吨级巡航导弹只能由轰6K战略轰炸机挂载。而一旦爆破威力进步35倍，意味着在平等威力的情况下，巡航导弹的分量能够缩小到原先的1/35，3吨级的巡航导弹在运用金属氢今后，乃至能够将分量缩小到100千克以内。
其次，假如运用金属氢做火箭燃料，仅需求百吨级的小型火箭就能到达数吨的投送才能，到时不需求固定的发射塔,用车辆载着就能够随时随地发射，就能处理绝大多数卫星发射的问题，乃至能够让单级火箭打破大气层，大大减轻人类探究太空的难度。
最终一点，它仍是一种十分环保的“绿色炸弹”和燃料。一般的火箭燃料，像高氯酸铵，会发生有毒和有腐蚀性的盐酸等副产品，所以在发射台区，每发射一次就必须清洗一次。纳米钻石焚烧之后变成二氧化碳，二氧化碳尽管无毒，但却是温室气体。多氮化物焚烧之后也会开释有毒气体。但金属氢焚烧，发生的仅仅水蒸气。
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