Una nova troballa obre la porta al disseny d’innovadors dispositius magnètics
Investigadors de la Universitat Politècnica de València, l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona i l’European Synchrotron Radiation Facility han caracteritzat el comportament estructural, electrònic i magnètic de nanopartícules d’una fase poc comuna de l’òxid de ferro, la fase èpsilon, sota condicions extremes de pressió, emulant les condicions de l’interior de la Terra.
L’estudi, publicat a Nature Communications, conclou que és possible la presència d’aquesta fase rara de l’òxid de ferro a l’interior de la Terra, i que sota aquestes condicions hi ha una nova fase de l’òxid de ferro, l’èpsilon prima, amb propietats magnètiques radicalment diferents a les conegudes fins ara
La dificultat per accedir a les parts més interiors de la Terra implica una absència d’estudis experimentals directes sobre els minerals i compostos que controlen la geodinàmica i el geomagnetisme. La Terra està principalment formada per sis elements: magnesi, alumini, silici i ferro, en combinació amb hidrogen i oxigen. Així doncs, tots els estudis sobre materials que continguin aquests elements en les condicions apropiades poden obrir noves vies d’investigació que bussegin en els misteris de l’interior del planeta.
Ara, un equip d’investigadors de la Universitat Politècnica de València (UPV), l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) i de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) ha dut a terme un estudi, publicat a Nature Communications, que revela que la fase èpsilon de l’òxid de ferro (fins ara considerada rara) es pot trobar a les capes internes de la Terra.
En el seu treball, els investigadors han caracteritzat el comportament estructural, electrònic i magnètic de nanopartícules d’òxid de ferro en fase èpsilon sota condicions extremes de pressió. Aquest tractament ha portat al descobriment de la nova fase èpsilon prima, amb unes propietats magnètiques desconegudes fins ara.
“Des del punt de vista geofísic, aquesta troballa és molt rellevant. Obre la porta a que aquesta fase èpsilon es pugui trobar a l’interior de la Terra. D’altra banda, s’ha descobert una nova fase de l’òxid de ferro (sota altes pressions) que conté unes propietats magnètiques diferents de les que es poden obtenir actualment. I tenir un material amb aquestes propietats faria que s’haguessin de modificar els models geodinàmics que coneixem”, apunta Juan Ángel Sans, investigador Ramón i Cajal del grup EXTREMAT de l’Institut de Disseny i Fabricació (IDF) de la Universitat Politècnica de València.
“Ens ha sorprès que la fase èpsilon fos estable a tan altes pressions, fins a 27 GPa, i que per sobre d’aquesta pressió aparegués aquesta nova fase, les propietats magnètiques de la qual encara no coneixem bé” apunta Martí Gich, investigador de l’ICMAB-CSIC. “Aquesta estabilitat a altes pressions indica que ha de ser possible incorporar altres elements en proporcions elevades dins la fase èpsilon, de manera que s’espera poder controlar les seves propietats i prestacions”, afegeix.
Els resultats de l’estudi desenvolupat pels investigadors de la UPV, l’ICMAB i l’ESRF permeten completar la visió del comportament de l’òxid de ferro i indiquen que la presència d’aquest material a l’interior de la Terra és possible.
L’estudi ha estat finançat pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, la Generalitat de Catalunya, i pel projecte Severo Ochoa d’Excel·lència Científica de l’ICMAB-CSIC.♦
Referència: Sans, J. A. Monteseguro, V., Garbarino, G. Gich, M. Cerantola, V., Cuartero, V. Monte, M., Irifune, T., Muñoz, A., Popescu, C., Stability and nature of the volume collapse of ε-Fe2O3 under extreme conditions, Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-018-06966-9
