Fuente: Asociación Global de Energía (Global Energy).-
Los científicos del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia Rusa de Ciencias descubrieron que cuando el monóxido de níquel se comprime en un tercio, adquiere la capacidad de conducir corriente eléctrica a la presión que supera la atmosférica en 2,4 millones de veces. El níquel y su óxido forman una décima parte de la masa del núcleo de la Tierra. Por lo tanto, los resultados de la investigación publicados por la revista Communications Physics pueden ayudar a comprender los procesos en el corazón de nuestro planeta.
El monóxido de níquel (NiO) es una sustancia cristalina que varía en color de verde claro a verde oscuro o negro, según el método de producción y el tratamiento térmico. El principal campo de aplicación del NiO sigue siendo la industria del vidrio y la cerámica, donde se utiliza como pigmento verde.
La característica del NiO es su incapacidad para conducir corriente eléctrica a temperatura ambiente y presión atmosférica: los electrones alrededor de los átomos de níquel se repelen entre sí con gran fuerza, lo que no les permite viajar largas distancias. y por lo tanto, asegurar el flujo de corriente eléctrica. En 1937, Neville Mott, físico y futuro premio Nobel, predijo la capacidad del monóxido de níquel para transformarse en un estado metálico y conducir electricidad a alta presión.
Fue posible probar experimentalmente la transición descrita solo en 2012, cuando los físicos del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia Rusa de Ciencias la descubrieron a la presión de 240 gigapascales (GPa), que es 2,4 millones de veces la presión atmosférica. En tales condiciones, un cristal de monóxido de níquel pasó de transparente a negro y su capacidad para evitar el flujo de corriente se “debilitó” en tres órdenes de magnitud.
Los científicos del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia Rusa de Ciencias, en su nuevo trabajo, describieron los cambios estructurales que ocurren en el óxido de níquel durante la transición de aislante (la sustancia que bloquea el flujo de corriente eléctrica) a metal. Para este propósito, los autores de la investigación crearon una configuración experimental en forma de una cámara en miniatura de menos de un centímetro cuadrado, con yunques de diamantes en ambos lados. Una muestra de óxido de níquel colocada dentro de la cámara se comprimió con los yunques hasta presiones ultra altas de varios millones de atmósferas. Los sensores instalados en la cámara permitieron a los científicos medir la resistencia al óxido de NiO.
El experimento registró un cambio estructural de la muestra de NiO: su volumen primero disminuyó gradualmente en aproximadamente un 33 % con un aumento de la presión atmosférica a 225 GPa, y luego disminuyó bruscamente en otro 2,7 % en el momento de la transición. Dado que el nivel de presión estaba cerca del observado en la investigación de 2012, los científicos llegaron a la conclusión de que la transición estructural se relaciona con la transición del aislante al metal y puede explicar este último.
“Los resultados obtenidos son muy importantes, en primer lugar, para comprender las propiedades fundamentales de este tipo de aislantes y, en segundo lugar, para la geofísica y el estudio de la estructura de la Tierra. Según los conceptos modernos, el níquel, junto con el hierro, forma parte del núcleo de la Tierra en una cantidad de alrededor del 9% en relación al hierro. Esto significa que las propiedades de alta presión del níquel y su monóxido deben tenerse en cuenta al crear un modelo de la estructura de las capas internas y el núcleo de la Tierra”, cita Alexander Gavrilyuk, PhD en Física y Matemáticas, investigador principal de la Russian Science Foundation. el Instituto de Investigaciones Nucleares de la Academia Rusa de Ciencias.
