Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, conseguiram observar o comportamento de diamantes submetidos a condições extremas. O experimento revelou que a estrutura cristalina do material permanece estável mesmo sob pressões próximas de 1 terapascal (TPa), até o início da fusão.
O resultado surpreendeu os pesquisadores porque cálculos teóricos previam que, nessas condições, o carbono poderia assumir uma estrutura diferente, conhecida como BC8. No entanto, os experimentos não encontraram evidências dessa transformação antes do derretimento.
O estudo foi publicado em 13 de agosto na revista Nature Physics.
Como o experimento foi realizado
Para reproduzir condições semelhantes às encontradas no interior de planetas, os pesquisadores utilizaram diamantes microcristalinos submetidos a ondas de choque com duração de apenas nanossegundos.
Durante os testes, técnicas como difração de raios X, pirometria e velocimetria permitiram acompanhar as mudanças na estrutura e na temperatura do material.
Os resultados indicaram que o diamante começou a derreter a aproximadamente 7.300 kelvin, equivalente a cerca de 7.027 °C, sob pressões próximas de 1 TPa.
Os cientistas também observaram uma pequena redução da temperatura de fusão à medida que a pressão aumentava dentro da faixa analisada.
Por que o diamante não virou BC8?
A estrutura BC8 é prevista por cálculos de física quântica como uma possível fase estável do carbono sob pressões extremamente elevadas. O experimento, porém, mostrou que o diamante pode permanecer em sua estrutura tradicional até começar a derreter.
Uma possível explicação está na velocidade extremamente rápida da compressão. Como as ondas de choque duram apenas nanossegundos, os átomos de carbono podem não ter tempo suficiente para se reorganizar e formar uma nova estrutura cristalina antes da fusão.
O que a descoberta pode revelar
Compreender o comportamento do carbono em condições extremas pode ajudar os cientistas a desenvolver modelos mais precisos sobre o interior de planetas, onde a matéria está submetida a enormes pressões e temperaturas.
O estudo também pode contribuir para pesquisas de fusão nuclear por confinamento inercial, nas quais cápsulas revestidas de diamante são comprimidas por lasers. Conhecer com maior precisão o ponto de fusão e as propriedades do material pode melhorar as simulações e o planejamento desses experimentos.
