En años recientes, Se ha dedicado un gran esfuerzo al estudio de la curva de fusión de los elementos a alta presión. Esta información es relevante, por ejemplo, para aplicaciones como reactores de fisión nuclear que implican temperaturas muy altas o presiones muy altas. O para profundizar en el conocimiento sobre el interior de los planetas. Entender lo que le sucede al hierro y a otros metales de transición, como el niobio, en el interior de la Tierra, es fundamental para cualquier modelo geofísico y abre las puertas a un modelo global más preciso para el estudio del interior de los planetas.

Sin embargo, La fusión sigue siendo una transición de fase difícil de caracterizar incluso con los métodos teóricos y experimentales más avanzados. En el lado experimental, alcanzar y medir presiones de varios millones de atmósferas y temperaturas de varios miles de grados es muy complicado. Por otra parte, alcanzar e identificar cuándo se derrite un material denso también es un desafío.

El estudio del niobio a alta presión y temperatura ejemplifica los esfuerzos y problemas para determinar las curvas de fusión de los metales. Un equipo internacional (España, NOSOTROS., Reino Unido y Francia) liderado por el ICMUV y liderado por el investigador Daniel Errandonea (Departamento de Física Aplicada-ICMUV) ha logrado importantes avances en la caracterización del niobio hasta presiones de 130 GPa (1,3 millones de atmósferas) y 5500 grados Kelvin. El grupo de la Universidad de Valencia, también formada por David Santamaría-Pérez –investigador Ramón y Cajal– ha gestionado, junto con sus socios, para determinar cómo la temperatura de fusión de este metal depende de la presión aplicada.

Los estudios se realizaron comprimiendo una muestra de niobio de tamaño microscópico entre dos diamantes y calentándola simultáneamente con láseres infrarrojos de alta potencia. Caracterizar el comportamiento del niobio bajo presión y temperatura, se utilizó una nueva metodología basada en una caracterización resuelta en el tiempo mediante difracción de rayos X de alta intensidad, generado por la fuente de radiación de sincrotrón de la Instalación Europea de Radiación de Sincrotrón (ESRF) ubicada en Francia. Estos resultados se combinaron con los resultados de los experimentos de ondas de choque, creado por el impacto de un proyectil en la muestra, y con simulaciones computacionales que utilizan la teoría funcional de la densidad (un procedimiento variacional alternativo a la solución de la ecuación de Schrödinger) realizadas en supercomputadoras en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, un laboratorio del Departamento de Energía de los Estados Unidos, administrado por la Universidad de California. El estudio ha sido publicado en la revista Materiales de comunicación.