Comprensibilidad de materiales a alta presión con celda de yunques

Resumen

En esta Tesis Doctoral se aborda el estudio experimental de la comprensibilidad de diferentes materiales sometidos a presiones del orden de varios GPa (decenas de miles de atmósferas). A partir de su dependencia de la presión puede conocerse la ecuación de estado de dicho material sistema o determinar, por ejemplo, cambios de fase. Este tipo de estudios adquiere especial relevancia en materiales moleculares dado que el drástico cambio en volumen producido por efecto de la presión es decenas de veces mayor que el que se puede alcanzar variando la temperatura, lo que justifica el que la alta presión se haya convertido recientemente en una herramienta extraordinaria y fundamental en el campo de la reactividad química. La ciencia de la alta presión experimentó un tremendo avance a partir de la invención de las conocidas como celdas de yunque. Su funcionamiento consiste básicamente en el encapsulado de una muestra del material que se pretende estudiar entre las caras planas de las puntas de dos piedras transparentes y muy resistentes (diamante, moissanita, circonita, etc.) y una junta de metal entre ambas. Ejerciendo fuerza sobre las bases de las gemas, mucho más anchas que sus puntas, se consigue una elevada presión sobre la muestra. A lo largo de este trabajo se han llevado a cabo diversas mediciones de líquidos a temperatura ambiente. Además, se han utilizado y adaptado con éxito a nuestro problema algunos modelos teóricos aceptados que dan explicación de los resultados experimentales obtenidos. Con todo, se han conseguido varios objetivos. Por un lado, se ha avanzado la técnica experimental del campo de la alta presión, tanto mediante la creación de nuevas celdas de yunque como de dos métodos experimentales novedosos. Gracias al primero, se han obtenido resultados relativos a la plasticidad de metales a alta presión, lo cual contribuye a su utilización como comprobante de la validez del segundo. Éste permite obtener experimentalmente la comprensibilidad de cualquier material no opaco a presiones inaccesibles con técnicas volumétricas / desintométricas convencionales, incluídos aquellos cuya medida a partir de rayos X resulta muy engorrosa y el resultado muy poco preciso, como el caso de los líquidos o gases. No es menos útil la medición experimental del índice de refracción a alta presión, llevada también a cabo como medida necesaria para la obtención de la distancia entre yunques. El índice de refracción, al estar íntimamente ligado con la densidad electrónica, representa una medida extremadamente útil para la caracterización de cualquier material, tanto desde el punto de vista teórico como práctico.