Los físicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú y el Instituto de Física de Alta Presión de la Academia de Ciencias de Rusia han utilizado modelos informáticos para refinar la curva de fusión del grafito que se ha estudiado durante más de 100 años. con hallazgos inconsistentes. También encontraron que la "fusión" del grafeno es, De hecho, sublimación. Los resultados del estudio se publican en la revista Carbón .

El grafito se usa ampliamente en la industria, por ejemplo, en escudos térmicos para naves espaciales, por lo que los datos precisos sobre su comportamiento a temperaturas ultraaltas son de suma importancia. La fusión del grafito se ha estudiado desde principios del siglo XX. Aproximadamente 100 experimentos han colocado el punto de fusión del grafito a varias temperaturas entre 3, 000 y 7, 000 kelvin. Con una extensión tan grande no está claro qué número es correcto, y puede considerarse el punto de fusión real del grafito. Los valores devueltos por diferentes modelos informáticos también varían entre sí.

Un equipo de físicos de MIPT y HPPI RAS comparó varios modelos de computadora para tratar de encontrar las predicciones coincidentes. Yuri Fomin y Vadim Brazhkin utilizaron dos métodos:dinámica molecular clásica y dinámica molecular ab initio. Este último explica los efectos de la mecánica cuántica, haciéndolo más preciso. La desventaja es que solo se ocupa de las interacciones entre una pequeña cantidad de átomos en escalas de tiempo cortas. Los investigadores compararon los resultados obtenidos con datos experimentales y teóricos previos.

Fomin y Brazhkin encontraron que los modelos existentes eran muy inexactos. Pero resultó que comparar los resultados producidos por diferentes modelos teóricos y encontrar superposiciones puede proporcionar una explicación para los datos experimentales.

Ya en la década de 1960, se predijo que la curva de fusión del grafito tendría un máximo. Su existencia apunta a un comportamiento líquido complejo, lo que significa que la estructura del líquido cambia rápidamente al calentarse o densificarse. El descubrimiento del máximo fue muy disputado, con una serie de estudios que lo confirman y desafían una y otra vez. Los resultados de Fomin y Brazhkin muestran que la estructura del carbono líquido sufre cambios por encima de la curva de fusión del grafeno. Por tanto, el máximo tiene que existir.

La segunda parte del estudio está dedicada a estudiar la fusión del grafeno. No se han realizado experimentos de fusión de grafeno. Previamente, modelos de computadora predijeron el punto de fusión del grafeno en 4, 500 o 4, 900 K. Por lo tanto, se consideró que el carbono bidimensional tenía el punto de fusión más alto del mundo.

"En nuestro estudio, observamos un extraño comportamiento de 'fusión' del grafeno, que formaron cadenas lineales. Demostramos que lo que sucede es que pasa de un estado sólido directamente a un estado gaseoso. Este proceso se llama sublimación, "comentó el profesor asociado Yuri Fomin del Departamento de Física General, MIPT. Los hallazgos permiten una mejor comprensión de las transiciones de fase en materiales de baja dimensión, que se consideran un componente importante de muchas tecnologías actualmente en desarrollo, en campos que van desde la electrónica hasta la medicina.

Los investigadores produjeron una descripción más precisa y unificada de cómo se comporta la curva de fusión del grafito, confirmando una transición estructural gradual en carbono líquido. Sus cálculos muestran que la temperatura de fusión del grafeno en una atmósfera de argón está cerca de la temperatura de fusión del grafito.