Un equipo internacional, en el que participa la Universitat de Valencia (UV), ha logrado identificar la estructura del carbono en su estado líquido utilizando el láser de rayos X más potente del mundo. Este avance, calificado por los investigadores como “un logro sin precedentes”, es crucial tanto para comprender ciertos procesos en planetas gigantes, como el WASP-12b identificado por el telescopio Spitzer de la NASA, como para el desarrollo de futuras tecnologías de fusión nuclear. Los resultados se han publicado en la revista ‘Nature’.
El carbono en estado líquido, que podría existir en el núcleo de planetas gigantes, es relevante para el avance de tecnologías nucleares de fusión, una prometedora fuente de energía limpia. Sin embargo, estudiar el carbono líquido había sido casi imposible hasta ahora, debido a que a presión normal pasa directamente a estado gaseoso. Sólo bajo altas presiones y temperaturas el carbono se vuelve líquido.
La compresión láser permite convertir rápidamente el carbono sólido en líquido, aunque medirlo en ese breve tiempo ha sido complejo. El uso del DIPOLE 100-X, un láser de alta energía, ha permitido a los investigadores crear condiciones extremas de presión y temperatura rápidamente, explicó Daniel Errandonea, catedrático de física aplicada e investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de Valencia.
Este láser, instalado en el EuXFEL, ha sido clave para combinar la compresión láser con análisis ultrarrápidos mediante rayos X. Durante el experimento, pulsos de alta energía licúan el carbono por una fracción mínima de tiempo, suficiente para irradiarlo con rayos X y obtener datos valiosos sobre su estructura.
Los hallazgos desvelan que la estructura del carbono líquido es similar a la del diamante sólido, con cada átomo rodeado por cuatro átomos de carbono, característica común en muchos compuestos orgánicos y esenciales para la estructura de diversos materiales. También se determinó el punto de fusión del carbono líquido, información relevante para aplicaciones en reactores de fusión donde la temperatura es crítica.
David Santamaría-Pérez, profesor de física aplicada y coautor del estudio, destacó que hasta ahora las predicciones teóricas sobre el carbono líquido eran divergentes. Tener datos precisos es crucial para la modelización planetaria y el diseño de materiales para generación de energía mediante fusión nuclear.
La investigación es fruto de una colaboración internacional liderada por la Universidad de Rostock y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, con la participación de instituciones como las universidades de Edimburgo y Oxford, los laboratorios nacionales de Los Álamos y Livermore, la Universidad de la Sorbona y el Instituto Paul Scherrer, entre otros, sumando un total de 35 entidades científicas de Europa, EEUU y Asia.
