Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, realizaram experimentos inéditos que desafiam expectativas sobre o comportamento do diamante sob altas pressões. Ao submeterem microcristais do material a ondas de choque de nanossegundos, os cientistas acompanharam o processo de derretimento do carbono em condições próximas a um terapascal (TPa), temperatura de aproximadamente 7.300 kelvin (cerca de 7.027°C). Surpreendentemente, a estrutura cristalina típica do diamante permaneceu intacta até o início da fusão, contrariando previsões que indicavam a formação de uma fase cristalina alternativa, conhecida como BC8, sob tais pressões.
O estudo, publicado em 13 de agosto na revista científica Nature Physics, utilizou técnicas avançadas como difração de raios X, pirometria e velocimetria para monitorar as mudanças estruturais e térmicas do material durante os experimentos. Essas metodologias permitiram uma análise detalhada do comportamento do diamante sob condições extremas, simulando o ambiente do interior de planetas que apresentam altas pressões e temperaturas.
Os resultados indicam que o derretimento ocorre a uma temperatura de cerca de 7.300 kelvin, mesmo sob pressões que se aproximam de um terapascal. Além disso, os pesquisadores observaram uma redução sutil na temperatura de fusão à medida que a pressão aumentava dentro da faixa estudada, o que sugere uma complexidade adicional no comportamento do carbono sob tais condições. Esses dados reforçam a hipótese de que a estrutura cristalina do diamante pode resistir a pressões elevadas além do limite previsto por cálculos de física quântica, que indicam a formação de fases alternativas como a BC8 em ambientes de alta pressão.
A fase BC8, prevista por modelos teóricos, é considerada uma fase termodinamicamente estável do carbono em pressões próximas ou superiores a um terapascal. No entanto, experimentos anteriores já sugeriam que o diamante poderia permanecer em sua estrutura tradicional muito além do limite estimado para a transição para essa fase. Uma possível explicação para a permanência do diamante em sua forma original é a força das ligações entre os átomos de carbono, que podem impedir a reorganização necessária para a formação de uma nova estrutura em períodos de compressão extremamente rápidos, como os de nanossegundos utilizados nos experimentos.
Compreender como o carbono se comporta sob condições tão extremas é fundamental para aprimorar modelos que descrevem o interior de planetas, onde a matéria é submetida a pressões e temperaturas elevadíssimas. Além de contribuir para o entendimento do interior de corpos celestes, esses dados também têm implicações relevantes para pesquisas relacionadas à fusão nuclear por confinamento inercial. Nesse contexto, o diamante pode ser utilizado em cápsulas comprimidas por lasers, e o conhecimento aprofundado sobre seu comportamento sob altas pressões pode auxiliar na otimização de processos de fusão, potencialmente aumentando a eficiência e o ganho energético dessas experiências.
