Una comparación de datos estructurales experimentales y ab initio sobre el Fe bajo condiciones extremas
Autores: Belonoshko, Anatoly B.; Smirnov, Grigory S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Hierro
Núcleo de la tierra
Estructura cristalina
Altas presiones
Temperaturas
Datos experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
El hierro es el elemento principal del núcleo de la Tierra y de los núcleos de exoplanetas similares a la Tierra. La estructura cristalina del hierro, el componente principal del núcleo interno sólido de la Tierra (IC), es desconocida bajo las altas presiones (P) (3.3-3.6 Mbar) y temperaturas (T) (5000-7000 K) y condiciones del IC y los núcleos de exoplanetas. Los datos experimentales y teóricos sobre el diagrama de fases del hierro en estas extremas condiciones de PT son contradictorios. Aunque algunas de las simulaciones de dinámica molecular ab initio a gran escala (AIMD) apuntan a la estabilidad de la fase cúbica centrada en el cuerpo (bcc), los últimos datos experimentales a menudo se interpretan como evidencia de la estabilidad de la fase hexagonal compacta (hcp). Aplicando AIMD a gran escala, calculamos las propiedades de las fases del hierro a las presiones y temperaturas experimentales reportadas en los artículos experimentales. El uso de AIMD a gran escala es crítico ya que el uso de celdas computacionales bcc pequeñas (menos de aproximadamente 1000 átomos) conduce al colapso de la estructura bcc. AIMD a gran escala nos permitió comparar los números de coordinación medidos y calculados, así como los factores estructurales medidos y calculados. Esta comparación, a su vez, nos permitió sugerir que la densidad calculada, el número de coordinación y los factores estructurales de la fase bcc están en acuerdo con los observados en experimentos, que anteriormente se habían asignado ya sea a la fase líquida o a la fase hcp.
Descripción
El hierro es el elemento principal del núcleo de la Tierra y de los núcleos de exoplanetas similares a la Tierra. La estructura cristalina del hierro, el componente principal del núcleo interno sólido de la Tierra (IC), es desconocida bajo las altas presiones (P) (3.3-3.6 Mbar) y temperaturas (T) (5000-7000 K) y condiciones del IC y los núcleos de exoplanetas. Los datos experimentales y teóricos sobre el diagrama de fases del hierro en estas extremas condiciones de PT son contradictorios. Aunque algunas de las simulaciones de dinámica molecular ab initio a gran escala (AIMD) apuntan a la estabilidad de la fase cúbica centrada en el cuerpo (bcc), los últimos datos experimentales a menudo se interpretan como evidencia de la estabilidad de la fase hexagonal compacta (hcp). Aplicando AIMD a gran escala, calculamos las propiedades de las fases del hierro a las presiones y temperaturas experimentales reportadas en los artículos experimentales. El uso de AIMD a gran escala es crítico ya que el uso de celdas computacionales bcc pequeñas (menos de aproximadamente 1000 átomos) conduce al colapso de la estructura bcc. AIMD a gran escala nos permitió comparar los números de coordinación medidos y calculados, así como los factores estructurales medidos y calculados. Esta comparación, a su vez, nos permitió sugerir que la densidad calculada, el número de coordinación y los factores estructurales de la fase bcc están en acuerdo con los observados en experimentos, que anteriormente se habían asignado ya sea a la fase líquida o a la fase hcp.