Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han combinado mediciones de difracción de rayos X y espectroscopía vibratoria junto con cálculos de primer principio para examinar el comportamiento estructural de alta presión del cloruro de magnesio.
Se sabe que el cloruro de magnesio MgCl2 es un agente descongelador eficaz, por ejemplo, en la industria de la aviación. Los compuestos de magnesio, incluido el MgCl2, también podrían funcionar en condiciones extremas como agentes biocidas eficaces y neutralizar las armas biológicas.Las propiedades de alta presión de estos materiales son importantes para comprender y predecir su comportamiento en entornos complejos químicamente reactivos, como las detonaciones, que son de interés para la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa DTRA.
El equipo observó una gran estabilidad del MgCl2 bajo presión que contradice la sistemática estructural bien establecida. La investigación aparece en la edición del 12 de agosto de Informes científicos .
El objetivo técnico inmediato del estudio fue proporcionar ecuaciones de estado EOS y diagramas de fase estructural para mejorar la confianza de los cálculos termoquímicos semi-empíricos que predicen los productos y el rendimiento de las formulaciones químicas detonadas.
"Para determinar datos precisos de EOS, primero realizamos mediciones de difracción de rayos X de alta presión hasta una presión de detonación nominal de 400.000 veces más que nuestra presión atmosférica", dijo Joe Zaug, químico físico de LLNL y líder del proyecto.
"Los datos de EOS permiten el desarrollo de herramientas de predicción termoquímica para guiar el desarrollo de formulaciones efectivas para derrotar a los bioagentes", dijo Sorin Bastea, físico computacional líder del proyecto LLNL.
"Según estudios teóricos anteriores y el diagrama de fase bien establecido de compuestos de alta presión, el MgCl2 debería haberse transformado a un número de coordinación más alto más denso y una estructura de conectividad 3D muy por debajo de 40 GPa a través de una transición de fase de primer orden", dijoautor principal Elissaios Elis Stavrou, físico de LLNL.
En contraste, el MgCl2 permaneció en una estructura de capas bajas. Incluso después de cruzar más allá del límite de presión de 1 MBar 1 millón de atmósferas, no se observó ninguna transición de fase estructural.
Los resultados experimentales del equipo también fueron confirmados por los primeros cálculos de principio realizados por su colaborador, el profesor asistente Yansun Yao de la Universidad de Saskatchewan. Según Yao, la sorprendente estabilidad de la presión es inherente y no se debe a una barrera cinética.
Stavrou explicó: "Los compuestos de alta presión son sólidos iónicos arquetípicos y, después de casi 50 años de estudios sistemáticos, los teóricos tienden a sugerir que estas estructuras y transiciones dependientes de la presión son predecibles. Nuestros resultados destacan la necesidad de reexaminar la sistemática estructural actualmente establecida yprepárate para resultados inesperados ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :