Una imagen de desorden en la Wadsleyita hidrosa bajo el microscopio combinado de la espectroscopia de RMN de estado sólido y la búsqueda aleatoria de Ab Initio

Área de la Ciencia:

• Geofísica y física de los minerales
• Ciencias de los materiales computacionales

Sus antecedentes:

• La zona de transición del manto de la Tierra (410-660 km) contiene minerales hidratados.
• El mecanismo y las implicaciones estructurales de la hidratación del manto son poco conocidas.
• Wadsleyite, un mineral clave en esta zona, juega un papel vital en las propiedades del manto.

Objetivo del estudio:

• Investigar las características estructurales de la wadsleyita semihidra y totalmente hidrosa.
• Para aclarar los mecanismos de hidratación dentro de este importante mineral del manto.
• Conciliar los modelos teóricos con los datos experimentales de RMN en estado sólido.

Principales métodos:

• Se emplea la búsqueda aleatoria de estructuras ab initio (AIRSS) para la predicción de estructuras.
• Se utiliza la agrupación de medios k para una selección eficiente de la estructura y la eliminación de duplicados.
• Se han realizado cálculos de optimización de la geometría y de resonancia magnética nuclear (RMN).

Principales resultados:

• Identificó una estructura de estado fundamental para la wadsleyita semihidra (vacantes de Mg3, hidroxilos O1-H) consistente con algunos experimentos.
• Encontró que los modelos de wadsleyita completamente hidratados explican las señales de RMN observadas.
• Se determinaron cuatro estructuras de baja entalpía para la wadsleyita totalmente hidratada, incluidos los defectos aislados y agrupados.

Conclusiones:

• Los métodos computacionales avanzados combinados con la espectroscopia de RMN de estado sólido proporcionan información detallada sobre las estructuras minerales del manto.
• El estudio aclara las configuraciones estructurales de la wadsleyita hidrosa, cruciales para la comprensión de la geodinámica del manto.
• Esta investigación mejora nuestro conocimiento de la incorporación del agua y sus efectos en el interior profundo de la Tierra.