Al proyectar una serie de pulsos de rayos X ultrarrápidos sobre un material sólido, los científicos han podido capturar el increíblemente rápido proceso de fusión con un detalle sin precedentes. Sus hallazgos se publican en la revista Nature Physics.
La fusión es una transición de fase que ocurre cuando un sólido se convierte en líquido. Es un proceso complejo que implica la ruptura de enlaces entre átomos o moléculas. Al estudiar el proceso de fusión a nivel atómico, los científicos pueden comprender mejor el comportamiento fundamental de la materia.
Los experimentos se realizaron en Linac Coherent Light Source (LCLS), un láser de electrones libres ubicado en el Stanford Linear Accelerator Center en Menlo Park, California. El LCLS produce pulsos de rayos X cortos y extremadamente brillantes que pueden usarse para sondear materiales a nivel atómico.
En los experimentos, los investigadores dirigieron los pulsos de rayos X a un objetivo delgado de silicio, un material semiconductor. Luego analizaron los rayos X dispersos para determinar la disposición atómica en el silicio mientras se derretía.
Los resultados mostraron que el proceso de fusión comienza con la formación de pequeñas gotas líquidas en la superficie del silicio. Estas gotas luego crecen y finalmente se fusionan para formar una capa líquida. Todo el proceso de fusión ocurrió en menos de una milmillonésima de segundo.
Los investigadores también observaron que el proceso de fusión está influenciado por la presencia de defectos en la red de silicio. Estos defectos actúan como sitios de nucleación para la formación de gotas de líquido.
El equipo de investigación dirigido por Philip H. Bucksbaum en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC explica la importancia de estos conocimientos con sus aplicaciones prácticas, incluida la mejora de los materiales y tecnologías industriales actuales mediante el aprovechamiento de la dinámica de fusión en escalas de longitud en campos que incluyen la microelectrónica, la fabricación aditiva, la impresión 3D, física de alta densidad de energía, ciencia planetaria y astrofísica nuclear.
Los científicos afirman que sus hallazgos podrían utilizarse para desarrollar nuevos materiales que sean resistentes a la fusión o que tengan un punto de fusión específico. También creen que su trabajo podría ayudar a mejorar la comprensión de procesos geológicos como las erupciones volcánicas.
