El carbono mantiene su estructura de diamante aún a presiones de 5 veces la del núcleo de la Tierra

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El carbono mantiene su estructura de diamante aún a presiones de 5 veces la del núcleo de la Tierra

El carbono es el cuarto elemento más abundante en el Universo y es también un componente básico de la vida tal y como la conocemos. Sabemos que puede soportar presiones realmente altas, pero no conocemos con certeza lo que sucedería bajo esas condiciones.

Es así que, un equipo de científicos tuvo la genial idea de someter al elemento a presiones extremas: de cinco veces la del núcleo de nuestro planeta. Los resultados fueron sorprendentes. “Encontramos que el carbono sólido retiene la estructura del diamante mucho más allá de su régimen de estabilidad prevista”, escribieron los autores.

Los hallazgos podrían arrojar luz para modelar correctamente los entornos de alta presión, donde se encuentran los núcleos de planetas ricos en carbono.

El estudio, liderado por Amy Lazicki del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (Estados Unidos), fue publicado en Nature.

Carbono a 2000 GPa

El carbono tiene varios alótropos que tienen propiedades físicas significativamente diferentes. El carbón, el grafito y el diamante son solo algunos de ellos. Todos se forman a diferentes presiones. El diamante, por ejemplo, se genera a presiones muy altas en las profundidades del subsuelo: 5 o 6 gigapascales (GPa) aproximadamente.

¿Qué sucede a presiones mayores? Anteriormente, los científicos predijeron que el carbono a 1.000 GPa se transformaría en un nuevo alótropo, con una estructura nunca antes vista. Si comparamos, la presión en el núcleo de la Tierra es de alrededor 360 GPa.

Al respecto, el equipo de Lazicki decidió experimentar un poco y someter carbono sólido a 2.000 GPa. Esta presión equivale aproximadamente a cinco veces la presión del núcleo de la Tierra.

«Descubrimos que, sorprendentemente, el carbono en estas condiciones  no se transforma en ninguna de las fases previstas, pero retiene la estructura del diamante hasta la presión más alta», explicó Lazicki. 

«Los enlaces interatómicos ultra fuertes (aquellos que requieren altas energías para romperse) son responsables de la estructura metaestable del diamante de carbono. Dicha estructura persiste indefinidamente a presión ambiental por lo que probablemente esos mismos enlaces también impidan su transformación por encima de los 1.000 GPa en nuestros experimentos».

En otras palabras, existe una fuerza que evita que el diamante se convierta en grafito al ser extraído de las profundidades del subsuelo, y también al ser transportado de presiones altas a presiones bajas. Esa fuerza podría ser la razón por la que el diamante no cambia su estructura. Mas bien, a presiones más altas, se reorganiza en otro alótropo. 

Para averiguarlo se requiere de mucho más trabajo. Además, el equipo no está completamente seguro del por qué de la dureza del diamante, de modo que se necesitarán más investigaciones.

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