Nos últimos anos, muito esforço foi dedicado ao estudo da curva de fusão de elementos em alta pressão. Esta informação é relevante, por exemplo, para aplicações como reatores de fissão nuclear que envolvem temperaturas muito altas ou pressões muito altas. Ou para aprofundar o conhecimento do interior dos planetas. Compreender o que acontece com o ferro - e com outros metais de transição, como o nióbio - no interior da Terra é fundamental para qualquer modelo geofísico e abre as portas para um modelo global mais preciso para o estudo do interior dos planetas.

Contudo, a fusão continua sendo uma transição de fase difícil de caracterizar, mesmo com os métodos teóricos e experimentais mais avançados. Do lado experimental, alcançar e medir pressões de vários milhões de atmosferas e temperaturas de vários milhares de graus é muito complicado. Por outro lado, alcançar e identificar quando um material denso derrete também é um desafio.

O estudo do nióbio sob alta pressão e temperatura exemplifica os esforços e problemas na determinação das curvas de fusão dos metais. Uma equipe internacional (Espanha, NÓS., Reino Unido e França) liderado pelo ICMUV e liderado pelo pesquisador Daniel Errandonea (Departamento de Física Aplicada-ICMUV) obteve avanços importantes na caracterização do nióbio para pressões de 130 GPa (1,3 milhão de atmosferas) e 5.500 graus Kelvin. O grupo da Universidade de Valência, também formada por David Santamaría-Pérez – pesquisador Ramón y Cajal– conseguiu, junto com seus parceiros, para determinar como a temperatura de fusão deste metal depende da pressão aplicada.

Os estudos foram conduzidos comprimindo uma amostra microscópica de nióbio entre dois diamantes e simultaneamente aquecendo-a com lasers infravermelhos de alta potência. Para caracterizar o comportamento do nióbio sob pressão e temperatura, uma nova metodologia foi usada com base em uma caracterização resolvida no tempo por meio de difração de raios-X de alta intensidade, gerado pela fonte de radiação síncrotron da European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) localizada na França. Esses resultados foram combinados com resultados de experimentos de ondas de choque, criado pelo impacto de um projétil na amostra, e com simulações computacionais usando a teoria do funcional da densidade (um procedimento variacional alternativo para a solução da equação de Schrödinger) realizadas em supercomputadores no Laboratório Nacional de Los Alamos, um laboratório do Departamento de Energia dos Estados Unidos, administrado pela Universidade da Califórnia. O estudo foi publicado na revista Materiais de comunicação.