Hva er en Diamond Anvil Cell?

Diamant-amboltcellen er en maskin brukt av fysikere for å sette prøver under ekstremt høye trykk (opptil ~ 360 gigapascals) med det formål å undersøke deres egenskaper, inkludert faseoverganger, atombinding, viskositet og diffraksjonsnivåer og krystallografisk struktur. Diamond amboltceller kan simulere trykk på millioner av atmosfærer, og gjenskape forhold som ligner dem midt på jorden eller inne i gassgigantene. De er blant de eneste laboratorieapparatene som er i stand til å skape former for degenerert materiale som metallisk hydrogen.

Diamond amboltceller fungerer etter et enkelt prinsipp - ved å utøve en stor mengde kraft på en liten mengde areal, kan det oppnås enormt nettotrykk. Diamantambolten, etterfølger av amboltene laget av karbon-wolframlegering, ble oppfunnet av forskerne Weir, Lippincott, Van Valkenburg og Bunting på slutten av 1950-tallet som en del av deres arbeid ved National Bureau of Standards (NBS). I tillegg til å være det vanskeligste materialet som er tilgjengelig på det tidspunktet og praktisk talt ikke komprimerbart, er diamanten gjennomsiktig, noe som gjør det enkelt å se eksperimentelle prøver mens de komprimeres. Det hjelper også med å utføre spektroskopiske eksperimenter.

Tre hovedkomponenter utgjør diamant-amboltcellen. Først er to feilfrie diamanter, med en vekt på 1/8 til 1/3 karat, med parallelle flater motsatt hverandre. Kuleten, stedet der de to diamantene tar kontakt, har vanligvis en diameter på omtrent 0,6 mm. For eksperimenter som krever enda høyere trykk, kan kuleten gjøres enda mindre.

Den andre komponenten av diamant-amboltcellen er en kraftutøvende enhet som trykker diamantene mot hverandre fra begge sider. Dette kan være skruer som strammes, gasspresses mot en membran, eller en enkel spakarm. Den tredje komponenten av diamantambolten er en metallisk pakning som omkranser omkretsen av kuleten, som inneholder prøven og gir motstand mot kompresjon i kantene, noe som reduserer muligheten for amboltsvikt.

Diamant-amboltcellen er et viktig utstyr som lar oss simulere trykk som vi ellers aldri ville se, noe som gir oss tilgang til en verden av materialer som ellers ikke kan observeres.