Física

Hallazgos sobre las propiedades físicas del carbono

En particular, los autores del nuevo estudio, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), determinaron los límites de fase sólido/líquido y sólido/sólido para presiones de hasta 20 millones de atmósferas y más de 10.000 grados Kelvin. Las simulaciones proporcionan resultados sobre las propiedades físicas del carbono, que son de gran importancia para diseñar modelos precisos de Neptuno, Urano y estrellas enanas blancas, así como de planetas extrasolares ricos en carbono.

En su forma elemental, el carbono se encuentra en las formas carbón, grafito, diamante, fullereno y nanotubos. Éstos son materiales con propiedades muy diferentes, pero a nivel microscópico sólo difieren por las disposiciones geométricas de los átomos de carbono.

El carbono elemental se ha conocido desde la prehistoria, y una de sus formas mejor conocidas, el diamante, ha sido explotada en la India durante más de 2.000 años. Las propiedades del diamante y sus aplicaciones tecnológicas y prácticas se han investigado de manera extensiva a lo largo de los siglos.

Propiedades físicas carbono
Simulación de la función MLWF en carbono líquido. (Foto: LLNL )
A pesar del importante trabajo experimental en las últimas décadas, encaminado a estudiar el diamante comprimido, los límites de fase y las propiedades de fusión del carbono elemental son poco conocidos, al igual que sus propiedades electrónicas bajo condiciones extremas. Los datos experimentales son escasos debido a dificultades en alcanzar en el laboratorio presiones del orden del megabar (un millón de atmósferas) y regímenes de temperatura de miles de grados Kelvin.

Los resultados de la nueva simulación exigen una revisión parcial de los presentes modelos planetarios, sobre todo para la descripción de sus regiones centrales. La labor de este equipo también podría ayudar a interpretar el futuro trabajo experimental que se realice.

El grupo de investigación se compone de Alfredo Correa, Stanimir Bonev y Giulia Galli, todos del LLNL cuando se inició el estudio. Galli es ahora profesora en la Universidad de California en Davis, y Bonev es profesor en la Universidad de Dalhousie en Canadá.


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