Cómo los diamantes y la luz miden presiones colosales ⚡ экспресс
Los investigadores convirtieron nanodiamantes en sensores cuánticos para obtener, por primera vez, una imagen óptica de gran angular de la distribución de presión dentro de una celda de yunque de diamante a ~20 GPa. Cada nanodiamante, como un compás en miniatura, reacciona a las tensiones, y su brillo (resonancia magnética detectada ópticamente) revela la magnitud y el tipo de carga exactos. A partir de los mapas, se ve dónde la presión es homogénea y dónde surgen desequilibrios; además, la forma de introducir los sensores influye en esta falta de homogeneidad. El método no solo se aplica a la presión, sino también a los campos magnéticos, prometiendo una revolución en la ciencia de materiales a altas presiones.
Dentro de la celda de yunque de diamante — una cámara donde dos pirámides de diamante comprimen una gota minúscula de líquido con una fuerza que genera una presión como en el centro de la Tierra —, los científicos esparcieron polvo de diamante de carbono. Cada partícula, del tamaño de un virus, bajo el rayo láser comienza a brillar como una diminuta bombilla, y su luz cambia según cuán comprimido esté el líquido circundante: a mayor presión, el color se desplaza y el brillo aumenta.
Al recolectar la luz de millones de estas partículas centelleantes y analizarla mediante espectroscopía (descomposición en un espectro) y fotometría (medición del brillo), los investigadores vieron por primera vez no solo una cifra promedio, sino un cuadro vivo de irregularidades. La presión se distribuía en manchas, como en un mapa térmico: aparecieron 'puntos calientes' donde la compresión era mucho mayor, amenazando la integridad de la muestra. Antes, tales anomalías solo se podían sospechar.
En el futuro, este método permitirá no solo controlar experimentos a alta presión, sino también estudiar campos magnéticos o modelar los interiores de planetas lejanos. Un hecho sorprendente: las partículas de diamante, soportando colosales 200.000 atmósferas (a las cuales el acero fluye como agua), se comportan como sensores ideales e indestructibles. Registran diferencias de presión de tan solo unas decenas de atmósferas, manteniéndose como faros estables en este infierno extremo.
🎯 Una presión de 20 gigapascales (aproximadamente 200.000 atmósferas) puede transformar grafito blando en diamante; exactamente estas condiciones se crean en las celdas de yunque de diamante.