På senare år har en stor möda har ägnats åt att studera smältkurvan för grundämnen vid högt tryck. Denna information är relevant, till exempel, för tillämpningar som kärnklyvningsreaktorer som involverar mycket höga temperaturer eller mycket höga tryck. Eller för att fördjupa kunskapen om planeternas inre. Förstå vad som händer med järn – och med andra övergångsmetaller, såsom niob – i jordens inre är grundläggande för alla geofysiska modeller och öppnar dörrarna till en mer exakt global modell för studier av planeternas inre.

Dock, fusion är fortfarande en svår fasövergång att karakterisera även med de mest avancerade teoretiska och experimentella metoderna. På den experimentella sidan, att nå och mäta tryck på flera miljoner atmosfärer och temperaturer på flera tusen grader är mycket komplicerat. Å andra sidan, att nå och identifiera när ett tätt material smälter är också en utmaning.

Studiet av niob under högt tryck och temperatur exemplifierar ansträngningarna och problemen med att bestämma smältkurvorna för metaller. Ett internationellt team (Spanien, U.S., Storbritannien och Frankrike) som leds av ICMUV och leds av forskaren Daniel Errandonea (Department of Applied Physics-ICMUV) har uppnått viktiga framsteg i karakteriseringen av niob upp till tryck på 130 GPa (1,3 miljoner atmosfärer) och 5500 grader Kelvin. Gruppen från universitetet i Valencia, också bildad av David Santamaría-Pérez – Ramón y Cajal-forskare – har lyckats, tillsammans med sina partners, för att bestämma hur smälttemperaturen för denna metall beror på det applicerade trycket.

Studierna utfördes genom att komprimera ett niobprov i mikroskopisk storlek mellan två diamanter och samtidigt värma det med hjälp av infraröda lasrar med hög effekt. För att karakterisera beteendet hos niob under tryck och temperatur, en ny metodik användes baserad på en tidsupplöst karakterisering med hjälp av högintensiv röntgendiffraktion, genereras av synkrotronstrålningskällan för European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Frankrike. Dessa resultat kombinerades med resultat från stötvågsexperiment, skapad av inverkan av en projektil på provet, och med beräkningssimuleringar med densitetsfunktionsteori (en alternativ variationsprocedur till lösningen av Schrödinger-ekvationen) utförda på superdatorer vid Los Alamos National Laboratory, ett laboratorium vid USA:s energidepartement, administreras av University of California. Studien har publicerats i tidskriften Kommunikationsmaterial.