Granos de diamante dibujan un mapa de presión en la celda ✛ ✎

Dentro de un yunque de diamante, un dispositivo donde dos diamantes comprimen una muestra hasta cientos de gigapascales, la presión se distribuye de manera desigual. Algunas zonas están más comprimidas, otras menos. Esto afecta los resultados experimentales: la materia puede comportarse de manera distinta a como lo haría bajo una compresión perfectamente uniforme. Hasta hace poco, el mapa de presión en la cámara solo podía construirse a partir de puntos aislados, por ejemplo, mediante la luminiscencia del rubí. Ahora, físicos japoneses han esparcido por la cámara diminutos granos de diamante con centros de nitrógeno-vacancia (un defecto en el diamante: un nitrógeno junto a una vacante) y los han convertido en barómetros.

Cada nanodiamante de 50 nanómetros es un sensor en miniatura. Bajo un láser verde y radiación de microondas, emite luz roja cuya forma espectral depende de cuán fuerte y uniformemente esté comprimido el cristal. En una configuración, los nanodiamantes yacían directamente sobre la superficie del diamante, y los espectros resultaron asimétricos: el modelo de compresión uniaxial dio una presión axial de 22,1 GPa y una transversal de solo 12,5 GPa. La anisotropía (relación de presiones) alcanzó 1,77. En otra configuración, los nanodiamantes se cubrieron con una capa de sal, y los espectros se volvieron simétricos: el modelo hidrostático mostró una presión de 17 a 20 GPa, consistente con la calibración de rubí (20,0 GPa). La anisotropía cayó a 1,2–1,5.

Este enfoque ha proporcionado por primera vez un mapa completo de la no hidrostaticidad en la cámara con resolución micrométrica. Antes, los nanodiamantes se usaban principalmente como sensores de campos magnéticos o temperatura, y la presión se medía en puntos individuales. Ahora se puede ver cómo cambia la compresión del centro hacia los bordes: en la configuración con una sola capa de sal, la presión axial variaba de 14 a 30 GPa, y la relación de presiones caía de 1,6–1,8 en el centro a 1,4 en los bordes. Esto es una indicación directa de cómo la forma de apilar el medio transmisor de presión (la sustancia que distribuye la compresión de manera uniforme) afecta la hidrostaticidad (presión igual en todas las direcciones).

El método no requiere óptica compleja y es compatible con la microscopía de campo amplio, lo que lo hace rápido y conveniente para experimentos rutinarios. En el futuro, se podrían medir simultáneamente presión, temperatura y campo magnético en una misma cámara, así como verificar la hidrostaticidad a presiones más altas, hasta 100 GPa. Esto es importante para la búsqueda de nuevos superconductores y el estudio de transiciones de fase, donde la homogeneidad local de la compresión juega un papel clave.