¿Qué es una célula de yunque de diamante?
La célula de yunque de diamante es una máquina utilizada por los físicos para someter las muestras a presiones extremadamente altas (hasta ~ 360 gigapascales) con el fin de investigar sus propiedades, incluidas las transiciones de fase, los enlaces atómicos, los niveles de viscosidad y difracción, y la estructura cristalográfica. Las células de yunque de diamante pueden simular presiones de millones de atmósferas, recreando condiciones similares a las del centro de la Tierra o dentro de los gigantes gaseosos. Se encuentran entre los únicos aparatos de laboratorio capaces de crear formas de materia degenerada como el hidrógeno metálico.
Las células de yunque de diamante funcionan según un principio simple: al ejercer una gran cantidad de fuerza en una pequeña área, se puede obtener una enorme presión neta. El yunque de diamantes, sucesor de los yunques hechos de aleación de carbono y tungsteno, fue inventado por los investigadores Weir, Lippincott, Van Valkenburg y Bunting a fines de la década de 1950 como parte de su trabajo en la Oficina Nacional de Estándares (NBS). Además de ser el material más duro disponible en ese momento y prácticamente incompresible, el diamante es transparente, lo que facilita la visualización de muestras experimentales a medida que se comprimen. También ayuda a realizar experimentos espectroscópicos.
Tres componentes principales conforman la célula de yunque de diamante. Primero hay dos diamantes perfectos, con un peso de 1/8 a 1/3 quilates, con caras paralelas opuestas entre sí. El culet, el lugar donde los dos diamantes hacen contacto, generalmente tiene un diámetro de aproximadamente 0.6 mm. Para experimentos que requieren presiones aún más altas, la cubeta puede hacerse aún más pequeña.
El segundo componente de la célula de yunque de diamante es un dispositivo que ejerce fuerza, presionando los diamantes uno contra el otro desde ambos lados. Estos pueden ser tornillos que se aprietan, presión de gas contra una membrana o un simple brazo de palanca. El tercer componente del yunque de diamante es una junta metálica que rodea el perímetro del culet, que contiene la muestra y proporciona resistencia a la compresión en los bordes, disminuyendo la posibilidad de falla del yunque.
La celda de yunque de diamante es un equipo importante que nos permite simular presiones que de otra forma nunca veríamos, dándonos acceso a un mundo de materiales que de otra manera no serían observables.