Em temperaturas tão altas quanto o sol e sob pressões de mais de um milhão de vezes a pressão atmosférica, o metal molibdênio derrete. Rastrear a história de fusão do metal esclareceu o ponto de fusão, a fronteira entre as fases sólida e líquida. Para rastrear o processo de derretimento, uma equipe focalizou um feixe de raios-x nos confins estreitos entre duas micro bigornas de diamante ultra-duro. Um laser aqueceu o pequeno volume. O feixe de raios-X permitiu o rastreamento de características finas que se formaram exclusivamente a partir do metal derretido e foram uma indicação clara de que o derretimento ocorreu.

A caracterização da fusão de alta pressão foi usada para mapear a região importante das temperaturas e pressões pouco antes de um metal sólido derreter para se tornar uma poça de líquido. Medições em temperaturas e pressões extremas foram possíveis usando uma célula de diamante em miniatura e um laser. Este novo método de espalhamento de raios-X permitiu um mapa de fase mais preciso. Ele resolveu diferenças entre modelos e experimentos anteriores, e também revelou uma nova fase.

A detecção confiável do ponto de fusão de materiais em alta pressão tem sido experimentalmente difícil. O que é necessário é uma maneira de saber se uma amostra é sólida ou líquida no confinamento de uma pequena célula de alta pressão. Com este novo método, o aquecimento controlado a laser e o resfriamento rápido criaram uma assinatura estrutural mensurável que rotulou a viagem de um material ao estado fundido.

Na pesquisa, uma equipe imprensou uma pequena amostra de metal molibdênio entre bigornas de diamante em miniatura. Eles pressionaram o metal a pressões extremas:mais de um milhão de vezes a pressão atmosférica da Terra. Eles usaram feixes de laser infravermelho para aquecer o volume da amostra a temperaturas extremas até a da superfície do sol. Ao mesmo tempo, um feixe de raios-x brilhante e altamente focalizado gerou padrões de difração. Esses padrões são sensíveis ao estado microcristalino do metal. Os pesquisadores descobriram que a distribuição dos tamanhos de grãos cristalinos iniciais cresceu para diâmetros maiores após o aquecimento inicial.

Quando a amostra derreteu, os grãos desapareceram. E, após resfriamento rápido, o líquido recristalizou com grãos muito menores. Essas avaliações podem ser usadas para responder à pergunta, mesmo depois do fato, para saber se uma excursão de temperatura específica causou a fusão do metal. As mudanças estruturais são novas, critério mais confiável para explorar o mapa de fase em temperaturas e pressões extremas. Esta nova abordagem melhorou a precisão do mapa de fase do molibdênio e removeu discrepâncias entre a teoria e medições menos precisas na literatura científica.

Também, o estudo da microestrutura próximo, mas abaixo do ponto de fusão, revelou uma nova fase com rearranjo altamente texturizado de grãos finos. É semelhante à estrutura texturizada encontrada após a deposição de filmes de metal em um substrato por condensação de vapor. Aprender a manipular essas microestruturas tem implicações para uma série de aplicações de alta temperatura, incluindo propriedades mecânicas de materiais em motores e armamentos.