Was ist eine Diamant Amboss Zelle?
Die Diamant-Amboss-Zelle ist eine Maschine, mit der Physiker Proben einem extrem hohen Druck (bis zu ~ 360 Gigapascal) aussetzen, um ihre Eigenschaften wie Phasenübergänge, Atombindung, Viskosität und Beugungsgrad sowie die kristallographische Struktur zu untersuchen. Diamant-Amboss-Zellen können Drücke von Millionen von Atmosphären simulieren und Bedingungen erzeugen, die denen im Erdmittelpunkt oder im Inneren der Gasriesen ähneln. Sie gehören zu den einzigen Laborgeräten, die in der Lage sind, Formen von entartetem Material wie metallischen Wasserstoff zu erzeugen.
Diamant-Ambosszellen arbeiten nach einem einfachen Prinzip - durch Ausüben einer großen Kraft auf eine kleine Fläche kann ein enormer Nettodruck erzielt werden. Der Diamant-Amboss, der Nachfolger der Ambosse aus Kohlenstoff-Wolfram-Legierung, wurde Ende der 1950er-Jahre von den Forschern Weir, Lippincott, Van Valkenburg und Bunting im Rahmen ihrer Arbeit beim National Bureau of Standards (NBS) erfunden. Der Diamant ist nicht nur das derzeit härteste und praktisch inkompressible Material, sondern auch transparent, so dass experimentelle Proben beim Komprimieren einfach betrachtet werden können. Es hilft auch bei der Durchführung von spektroskopischen Experimenten.
Drei Hauptkomponenten bilden die Diamant-Ambosszelle. Erstens zwei makellose Diamanten mit einem Gewicht von 1/8 bis 1/3 Karat, deren parallele Flächen einander gegenüberliegen. Das Culet, die Stelle, an der sich die beiden Diamanten berühren, hat üblicherweise einen Durchmesser von ca. 0,6 mm. Für Experimente, die noch höhere Drücke erfordern, kann das Culet noch kleiner gemacht werden.
Die zweite Komponente der Diamant-Amboss-Zelle ist eine Kraft ausübende Vorrichtung, die die Diamanten von beiden Seiten gegeneinander drückt. Dies können Schrauben sein, die fest angezogen werden, Gas gegen eine Membran drücken oder ein einfacher Hebelarm. Die dritte Komponente des Diamantambosses ist eine Metalldichtung, die den Umfang der Wanne umgibt, die Probe enthält und einen Widerstand gegen Kompression an den Kanten bietet, wodurch die Möglichkeit eines Ambossversagens verringert wird.
Die Diamant-Amboss-Zelle ist ein wichtiges Gerät, mit dem wir Drücke simulieren können, die wir sonst nie sehen würden, und uns Zugang zu einer Welt von Materialien verschaffen, die sonst nicht zu beobachten wären.