Wat is een diamanten aambeeldcel?
De diamanten aambeeldcel is een machine die door natuurkundigen wordt gebruikt om monsters onder extreem hoge drukken te zetten (tot ~ 360 gigapascal) om hun eigenschappen te onderzoeken, waaronder fase-overgangen, atomaire binding, viscositeit en diffractieniveaus en kristallografische structuur. Diamond aambeeldcellen kunnen drukken van miljoenen atmosferen simuleren, waardoor omstandigheden worden gecreëerd die vergelijkbaar zijn met die in het midden van de aarde of in de gasreuzen. Ze zijn een van de weinige laboratoriumapparatuur die in staat is om vormen van ontaarde materie zoals metallische waterstof te creëren.
Diamond aambeeldcellen werken op een eenvoudig principe - door een grote hoeveelheid kracht uit te oefenen op een kleine hoeveelheid gebied, kan een enorme netto druk worden verkregen. Het diamanten aambeeld, opvolger van aambeelden gemaakt van koolstof-wolfraamlegering, werd uitgevonden door onderzoekers Weir, Lippincott, Van Valkenburg en Bunting in de late jaren 1950 als onderdeel van hun werk bij het National Bureau of Standards (NBS). De diamant is niet alleen het moeilijkste materiaal dat op dat moment beschikbaar is en vrijwel niet samendrukbaar, maar is ook transparant, waardoor het gemakkelijk is om experimentele monsters te bekijken terwijl ze worden gecomprimeerd. Het helpt ook bij het uitvoeren van spectroscopische experimenten.
Drie hoofdcomponenten vormen de diamanten aambeeldcel. De eerste zijn twee onberispelijke diamanten, met een gewicht van 1/8 tot 1/3 karaat, met parallelle gezichten tegenover elkaar. De culet, de plaats waar de twee diamanten contact maken, heeft meestal een diameter van ongeveer 0,6 mm. Voor experimenten die nog hogere drukken vereisen, kan de culet nog kleiner worden gemaakt.
De tweede component van de diamanten aambeeldcel is een krachtuitoefenende inrichting die de diamanten van beide kanten tegen elkaar drukt. Dit kunnen schroeven zijn die vastdraaien, gas tegen een membraan drukken of een eenvoudige hefboomarm. De derde component van het diamanten aambeeld is een metalen pakking die de omtrek van de culet omgeeft, het monster bevat en weerstand biedt tegen compressie aan de randen, waardoor de kans op aambeeldfalen wordt verminderd.
De diamanten aambeeldcel is een belangrijk apparaat waarmee we drukken kunnen simuleren die we anders nooit zouden zien, waardoor we toegang krijgen tot een wereld van materialen die anders niet waarneembaar zouden zijn.