Ny undersøgelse hjælper med at karakterisere sammensmeltning af metaller

I de seneste år, en stor indsats er blevet afsat til undersøgelse af smeltningskurven for elementer ved højt tryk. Disse oplysninger er relevante, for eksempel, til applikationer såsom atomfissionsreaktorer, der involverer meget høje temperaturer eller meget høje tryk. Eller for at uddybe kendskabet til planternes indre. Forstå hvad der sker med jern - og med andre overgangsmetaller, såsom niob - i Jordens indre er grundlæggende for enhver geofysisk model og åbner dørene til en mere præcis global model til undersøgelse af planternes indre.

Imidlertid, fusion er stadig en vanskelig faseovergang at karakterisere selv med de mest avancerede teoretiske og eksperimentelle metoder. På den eksperimentelle side, at nå og måle tryk på flere millioner atmosfærer og temperaturer på flere tusinde grader er meget kompliceret. På den anden side, at nå og identificere, når et tæt materiale smelter, er også en udfordring.

Undersøgelsen af ​​niobium under højt tryk og temperatur eksemplificerer indsatsen og problemerne med at bestemme metals smeltningskurver. Et internationalt hold (Spanien, OS., Storbritannien og Frankrig) ledet af ICMUV og ledet af forsker Daniel Errandonea (Institut for Anvendt Fysik-ICMUV) har opnået vigtige fremskridt i karakteriseringen af ​​niob op til et tryk på 130 GPa (1,3 millioner atmosfærer) og 5500 grader Kelvin. Gruppen fra universitetet i Valencia, også dannet af David Santamaría-Pérez –Ramón y Cajal-forsker-har formået, sammen med sine partnere, at bestemme, hvordan smeltetemperaturen for dette metal afhænger af det påførte tryk.

Undersøgelserne blev udført ved at komprimere en niobprøve i mikroskopisk størrelse mellem to diamanter og samtidig opvarme den ved hjælp af infrarøde lasere med høj effekt. For at karakterisere niobiums adfærd under tryk og temperatur, en ny metode blev brugt baseret på en tidsopløst karakterisering ved hjælp af højintensitets røntgendiffraktion, genereret af synkrotronstrålingskilden for European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Frankrig. Disse resultater blev kombineret med resultater fra chokbølgeeksperimenter, skabt af et projektils indvirkning på prøven, og med beregningssimuleringer ved hjælp af densitetsfunktionsteori (en alternativ variationsprocedure til løsningen af ​​Schrödinger -ligningen) udført på supercomputere på Los Alamos National Laboratory, et laboratorium i det amerikanske energiministerium, administreres af University of California. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i tidsskriftet Kommunikationsmaterialer.