Um experimento ousado no Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) conseguiu fundir diamante sob condições de pressão e temperatura extremas, recriando cenários encontrados no interior de planetas como Urano e Neptuno. O que os cientistas esperavam era uma transição gradual do diamante sólido para o carbono líquido, possivelmente passando por uma fase intermediária conhecida como BC8, conforme previsto por modelos teóricos. No entanto, os resultados, publicados na Nature Physics, revelaram um comportamento surpreendente: o diamante manteve sua estrutura cristalina até o ponto de fusão, sem exibir a fase BC8 de forma significativa.
O Comportamento Inesperado do Carbono
Para alcançar essas condições extremas, os pesquisadores utilizaram o laboratório a laser OMEGA da Universidade de Rochester. Potentes pulsos de laser foram disparados contra pequenas amostras de diamante, gerando ondas de choque que elevaram a pressão entre 600 gigapascales e 1,8 terapascais, com temperaturas superiores às da superfície do Sol. Simultaneamente, os cientistas monitoraram a velocidade das ondas, a temperatura, a refletividade e as mudanças estruturais através de raios X. A surpresa veio quando os dados indicaram que a estrutura cristalina cúbica do diamante se enfraquecia gradualmente até desaparecer, sem a formação apreciável da fase BC8. Essa observação desafia as previsões de longa data da física teórica, que sugeriam uma transição mais complexa. A nova medição também ajustou a temperatura de fusão do diamante a cerca de 7.300 K a 1 terapascale, um valor mais baixo do que o estimado anteriormente e mais alinhado com cálculos quânticos.
Implicações para a Física de Materiais e Energia
A explicação para essa anomalia reside na força dos enlaces atômicos do carbono. Embora a fase BC8 pudesse ser energeticamente favorável sob tais pressões, a reorganização dos enlaces atômicos pode exigir mais tempo do que o disponível durante a rápida compressão experimental. Essa dinâmica sugere que o diamante sólido, sob essas condições extremas, pode ser menos denso que o carbono líquido, levando a um cenário contraintuitivo onde o sólido flutuaria sobre o líquido, similar ao gelo sobre a água. O estudo não apenas aprofunda o conhecimento sobre a física de materiais em condições extremas, mas também oferece insights valiosos para a astrofísica, auxiliando na compreensão da composição interna de gigantes gasosos, e para a ciência de materiais em geral.
Avanços Potenciais na Fusão Nuclear
As descobertas têm implicações diretas para o campo da fusão nuclear, particularmente para os experimentos de confinamento inercial, que frequentemente utilizam alvos de diamante submetidos a pressões imensas. Ao incorporar o novo modelo do comportamento do carbono em simulações, os pesquisadores previram um aumento de até três vezes na ganância energética esperada nesses experimentos. Essa melhoria sugere que a compreensão mais precisa da física do carbono em condições extremas pode ser um passo crucial para otimizar a eficiência e a viabilidade de futuras usinas de fusão nuclear, aproximando a humanidade de uma fonte de energia limpa e praticamente inesgotável. A fusão do diamante, inicialmente um estudo sobre a estrutura de um material, abre portas para avanços em áreas tão distintas quanto a astrofísica e a produção de energia.
Com reportagem de Brazil Valley
Source · El Confidencial — Tech
