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Carbonatos sólidos inducidos por presión de CO2 molecular mediante simulación por computadora.

Serra1, Cavazzoni, Chiarotti

  • 1International School for Advanced Studies (SISSA), Via Beirut 4, I-34014 Trieste, Italy. Istituto Nazionale per la Fisica della Materia (INFM), Via Beirut 4, I-34014 Trieste, Italy. International Center for Theoretical Physics (ICTP), Post Of.

Science (New York, N.Y.)
|April 30, 1999
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Bajo alta presión (35-60 GPa), el dióxido de carbono (CO2) se transforma en nuevas fases de carbonato. La forma más estable se asemeja al cuarzo alfa, con tetraedros de CO4.

Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los materiales computacionales Ciencia de los materiales computacionales.
  • Física y química de las altas presiones.
  • Geofísica y ciencias planetarias.

Sus antecedentes:

  • Comprender el comportamiento del dióxido de carbono (CO2) bajo presión extrema es crucial para el modelado del interior planetario.
  • Estudios anteriores han explorado las transiciones de fase de CO2, pero el paisaje estructural de alta presión sigue siendo incompletamente entendido.
  • El potencial del CO2 para formar estructuras no moleculares a altas presiones ha sido objeto de interés teórico.

Objetivo del estudio:

  • Para predecir las transformaciones estructurales del CO2 molecular a altas presiones (35-60 GPa).
  • Identificar las fases estables de carbonato y sus características estructurales.
  • Para determinar el polimorfo de carbonato termodinámicamente más estable bajo estas condiciones extremas.

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Principales métodos:

  • Empleó simulaciones dinámicas moleculares ab initio para modelar el comportamiento del CO2.
  • Utilizó cálculos de energía total totalmente relajados para determinar la estabilidad de fase.
  • Investigó una gama de presiones de 35 a 60 gigapascales.

Principales resultados:

  • Predijo la transformación de CO2 molecular en fases carbonatadas no moleculares compuestas por tetraedros de CO4.
  • Identificó múltiples fases competidoras, con altas temperaturas que facilitan la transformación.
  • La fase predicha más estable es isostructural al cuarzo alfa (cuarzo bajo).

Conclusiones:

  • El dióxido de carbono sufre una transición estructural significativa a las fases carbonatadas complejas a altas presiones.
  • Las fases de carbonato con disposiciones tetraédricas específicas de CO4 son termodinámicamente favorecidas sobre los polimorfos similares al sílice.
  • Estos hallazgos proporcionan información sobre el ciclo profundo del carbono y la composición de los entornos de alta presión.