Negli ultimi anni, un grande sforzo è stato dedicato allo studio della curva di fusione di elementi ad alta pressione. Questa informazione è rilevante, Per esempio, per applicazioni come i reattori a fissione nucleare che comportano temperature molto elevate o pressioni molto elevate. O per approfondire la conoscenza sull'interno dei pianeti. Capire cosa succede al ferro e ad altri metalli di transizione, come il niobio, all'interno della Terra è fondamentale per qualsiasi modello geofisico e apre le porte a un modello globale più preciso per lo studio dell'interno dei pianeti.

Però, la fusione rimane una fase di passaggio difficile da caratterizzare anche con i metodi teorici e sperimentali più avanzati. Sul versante sperimentale, raggiungere e misurare pressioni di diversi milioni di atmosfere e temperature di diverse migliaia di gradi è molto complicato. D'altra parte, anche raggiungere e identificare quando un materiale denso si scioglie è una sfida.

Lo studio del niobio ad alta pressione e temperatura esemplifica gli sforzi ei problemi nel determinare le curve di fusione dei metalli. Una squadra internazionale (Spagna, NOI., Regno Unito e Francia) guidato dall'ICMUV e guidato dal ricercatore Daniel Errandonea (Department of Applied Physics-ICMUV) ha ottenuto importanti progressi nella caratterizzazione del niobio fino a pressioni di 130 GPa (1,3 milioni di atmosfere) e 5500 gradi Kelvin. Il gruppo dell'Università di Valencia, formato anche da David Santamaría-Pérez –ricercatore Ramón y Cajal– ha gestito, insieme ai suoi partner, per determinare come la temperatura di fusione di questo metallo dipende dalla pressione applicata.

Gli studi sono stati condotti comprimendo un campione di niobio di dimensioni microscopiche tra due diamanti e contemporaneamente riscaldandolo utilizzando laser a infrarossi ad alta potenza. Per caratterizzare il comportamento del niobio sotto pressione e temperatura, è stata utilizzata una nuova metodologia basata su una caratterizzazione risolta nel tempo mediante diffrazione di raggi X ad alta intensità, generata dalla sorgente di radiazione di sincrotrone dell'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) situata in Francia. Questi risultati sono stati combinati con i risultati degli esperimenti sulle onde d'urto, creato dall'impatto di un proiettile sul campione, e con simulazioni computazionali che utilizzano la teoria del funzionale della densità (una procedura variazionale alternativa alla soluzione dell'equazione di Schrödinger) eseguite su supercomputer presso il Los Alamos National Laboratory, un laboratorio del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, amministrato dall'Università della California. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Materiali di comunicazione.