Un equipo internacional, que incluye a investigadores de la Universitat de València, ha logrado un avance significativo en el estudio del carbono en estado líquido. Utilizando el láser de rayos X más potente del mundo, este grupo ha conseguido medir la estructura del carbono líquido, un hito que promete revolucionar nuestra comprensión de procesos en planetas gigantes y mejorar las tecnologías de fusión nuclear. Los hallazgos han sido publicados en la prestigiosa revista Nature.
Un descubrimiento crucial para la ciencia
El carbono líquido, que podría encontrarse en el interior de planetas como WASP-12b, desempeña un papel fundamental en el desarrollo de tecnologías futuras relacionadas con la fusión nuclear, una fuente de energía limpia y casi ilimitada. Hasta ahora, el estudio del carbono en su forma líquida había sido extremadamente complicado debido a que este elemento no se funde a presión ambiente, sino que se convierte directamente en gas. Solo bajo condiciones extremas de presión y temperatura es posible obtenerlo en estado líquido.
Los investigadores han utilizado compresión láser para transformar el carbono sólido en líquido en fracciones de segundo. “El desafío radica en aprovechar esas breves fracciones de tiempo para realizar mediciones precisas”, explica Daniel Errandonea, catedrático de física aplicada y coautor del estudio. Gracias al uso del DIPOLE 100-X, un láser capaz de generar condiciones extremas, se han podido alcanzar presiones superiores a 10.000 toneladas por centímetro cuadrado y temperaturas que superan los 10.000 grados.
Análisis innovador con rayos X
El DIPOLE 100-X, instalado en el EuXFEL, ha permitido combinar por primera vez la compresión láser con análisis ultrarrápido utilizando rayos X y detectores avanzados. Durante el experimento, pulsos de alta energía generan ondas de compresión que licúan el carbono durante una milmillonésima de segundo. En ese breve lapso, los átomos dispersan la luz de rayos X, lo que permite obtener información valiosa sobre su organización y las interacciones entre ellos.
Los resultados obtenidos indican que la estructura del carbono líquido es similar a la del diamante sólido, donde cada átomo está rodeado por otros cuatro átomos. Esta disposición atómica es común en varios compuestos orgánicos y esencial para comprender numerosos materiales. Además, los científicos han podido determinar el punto de fusión del carbono líquido, un dato crítico para su aplicación en reactores de fusión.
Colaboración internacional
Este estudio es fruto de una colaboración internacional liderada por investigadores de la Universidad de Rostock y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Además del Instituto de Ciencia de los Materiales (ICMUV) de la Universitat de València, participan instituciones académicas como las universidades de Edimburgo y Oxford, así como laboratorios nacionales estadounidenses y europeos.
Referencia:
D. Kraus et al.: The structure of liquid carbon elucidated by in situ X-ray diffraction, in Nature, 2025. (DOI: 10.1038/s41586-025-09035-6)
Preguntas sobre la noticia
¿Qué se ha logrado medir en el experimento mencionado?
Se ha conseguido medir la estructura del carbono en su estado líquido utilizando el láser de rayos X más potente del mundo, lo que representa un logro sin precedentes para la investigación en energía de fusión.
¿Por qué es importante estudiar el carbono líquido?
El carbono líquido podría encontrarse en el interior de los planetas gigantes y desempeña un papel crucial en el desarrollo de tecnologías futuras de fusión nuclear, una fuente de energía limpia y casi ilimitada.
¿Cómo se llevó a cabo el experimento?
El experimento utilizó compresión láser para convertir el carbono sólido en líquido y, durante este proceso, se aplicaron rayos X para analizar la estructura del carbono líquido en fracciones de segundo.
¿Qué revelan los resultados sobre la estructura del carbono líquido?
Los resultados indican que la estructura del carbono líquido es similar a la del diamante sólido, donde cada átomo de carbono está rodeado por otros cuatro átomos de carbono.
¿Cuál es la relevancia de conocer el punto de fusión del carbono líquido?
Conocer el punto de fusión es fundamental para su uso en ambientes donde la temperatura es crítica, como en reactores de fusión. Esto también ayuda en la modelización planetaria y el diseño de mejores materiales para generación de energía mediante fusión nuclear.
¿Quiénes participaron en esta investigación?
La investigación fue liderada por investigadores de la Universidad de Rostock y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, con participación del Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València y otras 35 instituciones científicas a nivel internacional.
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