Los polimorfos de alumina predichos por los primeros principios: ejercer presión sobre la escala de presión del rubí

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La geofísica es la geofísica.
• La mecánica cuántica es la mecánica cuántica.

Sus antecedentes:

• El óxido de aluminio (Al2O3) es un material bien estudiado con una estructura conocida de corindón.
• Las fases de alta presión de los materiales son cruciales para comprender los interiores planetarios y desarrollar nuevas tecnologías.
• La escala de presión de fluorescencia rubí es un método estándar para la medición de la presión en experimentos de alta presión.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las transiciones de fase estructural de alta presión de Al2O3 utilizando cálculos mecánicos cuánticos.
• Para predecir los patrones de difracción de rayos X de estas fases de alta presión.
• Evaluar el impacto potencial de estas transiciones en la escala de presión de fluorescencia del rubí.

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos mecánicos cuánticos totalmente optimizados.
• Las transiciones de fase fueron simuladas a altas presiones (hasta 223 gigapascales).
• Los espectros de rayos X predichos se compararon con las estructuras conocidas.

Principales resultados:

• Al2O3 se transforma en la estructura no observada de Rh2O3 (II) a aproximadamente 78 gigapascals.
• Una nueva transición a la estructura Pbnm-perovskita ocurre a 223 gigapascal.
• El espectro de rayos X predicho de la estructura de Rh2O3 (II) se parece mucho al de la estructura de corindón.

Conclusiones:

• La fase Rh2O3 (II) de Al2O3 puede ser difícil de detectar utilizando técnicas estándar de difracción de rayos X.
• Esta similitud estructural podría conducir a interpretaciones erróneas en experimentos de alta presión utilizando el rubí como un sensor de presión.
• La historia térmica de las virutas de rubí podría influir en las mediciones de presión, lo que requiere una cuidadosa consideración en la investigación de alta presión.