El litio, un metal simple con un comportamiento complejo

El litio es un metal muy cotizado actualmente por su uso en electrónica, especialmente en las baterías, pero también es uno de los sistemas atómicos más simples conocidos. Con sólo tres electrones, es el elemento sólido más ligero de los existentes y de él se esperaba que mostrara estructuras cristalinas sencillas. Sin embargo, al estudiarlo bajo diferentes condiciones de temperatura y presión, los científicos se han llevado más de una sorpresa.

Han encontrado que a grandes presiones el litio se vuelve líquido, y lo hace a la temperatura de fusión más baja de todos los metales elementales. Además, pasa por una serie de cambios de fase con estructuras sorprendentemente complejas. Los experimentos más completos sobre estas transformaciones los han realizado investigadores de la Universidad de Edimburgo y el Sincrotrón Europeo de Grenoble , dirigidos por Eugene Gregoryanz y Michael Hanfland, y se publican en Nature Physics. Anteriormente se habían encontrado otras características interesantes, como que el litio se hace superconductor a 17 grados kelvin (la escala kelvin empieza en el cero absoluto, equivalente a -273,15 grados centígrados, y cada grado es igual en magnitud que un grado centígrado.)

El estudio se hizo con presiones de hasta 1,3 millones de bares y temperaturas entre los 77 y los 300 grados kelvin. La temperatura de fusión de un material aumenta normalmente con la presión e incluso gases como el hidrógeno y el helio, más ligeros que el litio, se funden a 1.000 grados kelvin y 0,5 millones de bares. A esa presión, el litio sigue líquido hasta solo 190 grados kelvin y por encima de esa presión adopta la forma de extraños cristales, con 40 y 24 átomos por célula cristalina, que nunca se habían predicho.

Los investigadores creen que este comportamiento del litio, que tiene un importante papel en las reacciones de fusión y fisión nuclear y también se utiliza como medicamento, se debe a que a altas presiones empiezan a predominar los efectos cuánticos.