Cientistas conseguiram observar o derretimento de diamantes sob condições extremas e encontraram um resultado inesperado: mesmo sob pressão próxima a um terapascal (TPa), a estrutura cristalina do material permaneceu até o início da fusão.

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A descoberta contraria previsões de que, sob tal pressão, o carbono deveria assumir uma nova estrutura cristalina, conhecida como BC8. O estudo, liderado por físicos do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, foi publicado em 13 de agosto na revista Nature Physics.

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Para obter esses resultados, os cientistas submeteram diamantes microcristalinos a ondas de choque de nanossegundos. Durante o experimento, técnicas como difração de raios X, pirometria e velocimetria permitiram observar as mudanças na estrutura e nas propriedades do material.

Os dados indicaram que o derretimento ocorreu perto de 7.300 kelvin, cerca de 7.027 °C, sob pressões próximas de um terapascal. Os pesquisadores também notaram uma leve redução na temperatura de fusão à medida que a pressão aumentava.

O experimento revelou que a estrutura cristalina do diamante resistiu até pressões próximas de um terapascal. Além disso, a transformação esperada para a estrutura BC8 não foi observada, e o derretimento do material ocorreu em torno de 7.027 °C, com uma ligeira queda na temperatura de fusão conforme a pressão se elevava.

A fase BC8 é prevista por cálculos de física quântica como uma fase estável do carbono em pressões próximas ou superiores a um terapascal. No entanto, experimentos anteriores já indicavam que o diamante pode manter sua estrutura tradicional além do limite previsto.

A forte ligação entre os átomos de carbono pode explicar por que a estrutura não muda. A compressão rápida, em nanossegundos, pode não permitir a reorganização necessária antes que o material comece a derreter.

Compreender o comportamento do carbono sob pressões extremas pode auxiliar na criação de modelos mais precisos sobre o interior de planetas. Os resultados também têm implicações para pesquisas de fusão nuclear por confinamento inercial, onde diamantes são usados em cápsulas comprimidas por lasers, contribuindo para simulações que buscam aumentar o ganho de energia em experimentos de fusão.