【改進的鑽石砧細胞允許比以往更高的壓力】

明道

【改進的鑽石砧細胞允許比以往更高的壓力】

 

 

傳統的鑽石砧細胞照片

一個國際研究小組的研究人員已經開發出一種技術，允許高於以往先在實驗室中產生的靜態壓力，採用了全新設計的鑽石砧細胞。

該小組能夠創造640吉帕斯卡（GPA）的壓力 -  50％以上的壓力比以前表現出150％以上的壓力比可達到最典型的高壓實驗。

壓力大大高於那些在地球表面發現，此事可以表現以奇怪的方式。

的氧氣可以成為超導，而金屬可以變成絕緣體。

在2007年的實驗中，發現鈉變成透明的，當擠壓 -  200萬次的在地球表面處的壓力為200 GPa的壓力。

理論家們預測，已經有一些未經證實的觀察，即氫可以成為金屬。

向上的壓力

鑽石對頂砧的首選工具產生極大的壓力，因為它擠壓樣品之間的兩個微小的，寶石級金剛石晶體 - 金剛石是已知的最堅硬的物質之一。

不幸的是，硬如鑽石，他們總是最終失敗。

這使得它具有挑戰性的實現靜態壓力高於250 GPa左右，高於420 GPA幾乎是不可能的。

只有這樣，才能在實驗室中實現超高壓力，到現在為止，一直轟擊樣品衝擊波，壓縮它突然產生的數以百計吉帕斯卡的壓力。

但用這種方法有兩個問題：

第一，它僅授予納秒的觀測時間;第二，它會產生大量的熱量，以及非常高的壓力，這可以使它很難分清兩個固體的影響往往變成液體。

這是有問題的試圖研究研究氣體巨頭，例如，內部的壓力高於該反應的地球，其中的壓力是穩定的，在高於350 GPa時，甚至在中心的地球物理學家。

一個工具來生成 靜止 地球物理學家的阿森納，在這些範圍內的壓力將是有益的。

鑽石集群

來自比利時和美國，與同事一起嘗試開發這樣的工具，Leonid Dubrovinsky的和在德國拜羅伊特大學的的納塔利婭Dubrovinskaia的，認真審視現有的鑽石對頂砧。

當鑽石的最終斷裂，這樣做沿一個貫穿的材料的解理面。前期工作基礎上，研究人員知道，許多小晶體組成的一個菱形就不會有這些定義良好的解理面。

研究人員製造納米金剛石半球，直徑12-20微米左右，在2200 K和20 GPa的壓力採用了新開發的技術，從微小的碳球。

然後，他們做了一個兩階段的金剛石壓砧。

在外面的記者，他們安排了兩個平坦，寶石級金剛石板。

這裡面，他們把對其納米半球。對板被放置的平面的邊緣，彎曲的邊緣，提供最小的接觸面積和最大的壓力，針對示例下。

一些優化後，研究人員能夠生成靜態壓力高達640 GPA對樣品的納米金剛石，讓他們來衡量這些非凡的壓力錸和黃金的狀態方程。

增加穩定性

dubrovinskaia認為，由計算機控制的實施中，應該是可能的移動設備中的壓力，以提高系統的穩定性。

通過增加穩定性，我們應該能夠達到更高的壓力，她說。

那是一面 - 另一個方面就是材料本身的改善，像任何多晶材料，納米金剛石的強度取決於納米粒子的大小不同，因此，如果我們一起玩不同大小和不同形狀的納米晶體顆粒，它可能扮演一個重要的角色。“

清水克也認為，專家在研究物質在高壓下從大阪大學，日本，誰帶領球隊表現出超導性在氧氣，雙級鑽石砧術的研究人員提出，這需要一個微小的量的樣品被放置在兩個“半球”，可能會限制其適用性。

儘管如此，他認為，一些研究人員將這種技術後，進行實驗。
 

達到1噸雙級鑽石砧細胞在靜態壓縮試驗，研究人員得出結論說：“是一個可行的目標”。

壓力氣體巨頭的核心是約700 GPa，因此，如果Dubrovinskaia和他的同事們進一步完善他們的技術，天文學家可能很快就會有一個工具的狀況進行研究，在這些行星。

該研究成果發表在 自然通訊。

作者簡介

蒂姆·沃根是一個總部設在英國的科普作家

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/02/improved-diamond-anvil-cell-allows-higher-pressures-than-ever-before