O que é uma célula bigorna de diamante?
A célula de bigorna de diamante é uma máquina usada por físicos para colocar amostras sob pressões extremamente altas (até ~ 360 gigapascals) com o objetivo de pesquisar suas propriedades, incluindo transições de fase, ligações atômicas, níveis de viscosidade e difração e estrutura cristalográfica. As células da bigorna de diamante podem simular pressões de milhões de atmosferas, recriando condições semelhantes às do centro da Terra ou dentro dos gigantes gasosos. Eles estão entre os únicos aparelhos de laboratório capazes de criar formas de matéria degenerada, como o hidrogênio metálico.
As células da bigorna de diamante funcionam com um princípio simples - exercendo uma grande quantidade de força em uma pequena quantidade de área, uma enorme pressão líquida pode ser obtida. A bigorna de diamante, sucessora de bigornas feitas de liga de carbono-tungstênio, foi inventada pelos pesquisadores Weir, Lippincott, Van Valkenburg e Bunting no final da década de 1950, como parte de seu trabalho no National Bureau of Standards (NBS). Além de ser o material mais duro disponível na época e praticamente incompressível, o diamante é transparente, facilitando a visualização de amostras experimentais enquanto elas estão sendo comprimidas. Também ajuda na condução de experimentos espectroscópicos.
Três componentes principais compõem a célula de bigorna de diamante. Primeiro são dois diamantes impecáveis, com um peso de 1/8 a 1/3 quilates, com faces paralelas opostas. O culet, o local onde os dois diamantes fazem contato, geralmente tem um diâmetro de cerca de 0,6 mm. Para experimentos que exigem pressões ainda mais altas, o culet pode ser ainda menor.
O segundo componente da célula da bigorna de diamante é um dispositivo que exerce força, pressionando os diamantes um contra o outro pelos dois lados. Podem ser parafusos que apertam, pressão de gás contra uma membrana ou um simples braço de alavanca. O terceiro componente da bigorna de diamante é uma junta metálica que circunda o perímetro do culete, contendo a amostra e fornecendo resistência à compressão nas bordas, diminuindo a possibilidade de falha da bigorna.
A célula de bigorna de diamante é uma peça importante de equipamento que nos permite simular pressões que de outra forma nunca veríamos, dando-nos acesso a um mundo de materiais que, de outra forma, não seriam observáveis.