A temperaturas tan calientes como el sol y bajo presiones de más de un millón de veces la presión atmosférica, el metal molibdeno se derrite. El seguimiento de la historia fundida del metal aclaró el punto de fusión, el límite entre las fases sólida y líquida. Para rastrear el proceso de fusión, un equipo enfocó un haz de rayos X en los estrechos confines entre dos micro-yunques de diamante ultraduro. Un láser calentó el pequeño volumen. El haz de rayos X permitió el seguimiento de características finas que se formaron de forma única a partir del metal fundido y eran una clara indicación de que se había producido la fusión.

La caracterización de la fusión a alta presión se utilizó para mapear la región importante de las temperaturas y presiones justo antes de que un metal sólido se derrita para convertirse en un charco de líquido. Las mediciones a temperaturas y presiones extremas fueron posibles utilizando una celda de diamante en miniatura y un láser. Este nuevo método de dispersión de rayos X permitió un mapa de fase más preciso. Resolvió las diferencias entre modelos y experimentos anteriores, y también reveló una nueva fase.

La detección fiable del punto de fusión de materiales a alta presión ha sido experimentalmente difícil. Lo que se necesita es una forma de saber si una muestra es sólida o líquida en los confines de una pequeña celda de alta presión. Con este nuevo método, El calentamiento controlado por láser y el enfriamiento rápido crearon una firma estructural medible que etiquetó el viaje de un material al estado fundido.

En la investigación, un equipo colocó una pequeña muestra de molibdeno metálico entre yunques de diamantes en miniatura. Exprimieron el metal a presiones extremas:más de un millón de veces la presión atmosférica de la Tierra. Utilizaron rayos láser infrarrojos para calentar el volumen de la muestra a temperaturas extremas hasta la de la superficie del sol. Al mismo tiempo, un haz de rayos X brillante y altamente enfocado genera patrones de difracción. Estos patrones son sensibles al estado microcristalino del metal. Los investigadores encontraron que la distribución de los tamaños de granos cristalinos iniciales creció a diámetros más grandes después del calentamiento inicial.

Cuando la muestra se derritió, los granos desaparecieron. Y, después de un enfriamiento rápido, el líquido se recristalizó con granos mucho más pequeños. Estas evaluaciones se pueden utilizar para responder a la pregunta, incluso después del hecho, de si una excursión de temperatura en particular provocó la fusión del metal. Los cambios estructurales son nuevos, Criterio más confiable para explorar el mapa de fase a presión y temperatura extremas. Este nuevo enfoque mejoró la precisión del mapa de fase de molibdeno y eliminó las discrepancias entre la teoría y las mediciones menos precisas en la literatura científica.

También, el estudio de la microestructura cerca pero por debajo del punto de fusión reveló una nueva fase con una reordenación de granos finos de gran textura. Es similar a la estructura texturizada que se encuentra después de la deposición de películas metálicas sobre un sustrato por condensación de vapor. Aprender a manipular estas microestructuras tiene implicaciones para una gran cantidad de aplicaciones de alta temperatura, incluidas las propiedades mecánicas de los materiales en motores y armamentos.