Что такое ячейка с алмазной наковальней?

Ячейка с алмазной наковальней - это машина, используемая физиками для наложения образцов на очень высокие давления (до ~ 360 гигапаскалей) с целью исследования их свойств, включая фазовые переходы, атомные связи, уровни вязкости и дифракции и кристаллографическую структуру. Ячейки с алмазными наковальнями могут имитировать давление в миллионах атмосфер, воссоздавая условия, подобные тем, что существуют в центре Земли или внутри газовых гигантов. Они являются одними из единственных лабораторных аппаратов, способных создавать такие вырожденные вещества, как металлический водород.

Ячейки с алмазными наковальнями работают по простому принципу - прилагая большое усилие на небольшую площадь, можно получить огромное чистое давление. Алмазная наковальня, наследница наковален из углерод-вольфрамового сплава, была изобретена исследователями Вейром, Липпинкоттом, Ван Валкенбургом и Бантингом в конце 1950-х годов в рамках их работы в Национальном бюро стандартов (NBS). Помимо того, что алмаз является самым твердым материалом, доступным в то время и практически несжимаемым, алмаз прозрачен, что облегчает просмотр экспериментальных образцов по мере их сжатия. Это также помогает в проведении спектроскопических экспериментов.

Три основных компонента составляют ячейку алмазной наковальни. Сначала идут два безупречных бриллианта, весом от 1/8 до 1/3 карата, с параллельными гранями, противостоящими друг другу. Кулет, место, где два алмаза вступают в контакт, обычно имеет диаметр около 0,6 мм. Для экспериментов, которые требуют еще более высоких давлений, кулет может быть сделан еще меньше.

Второй компонент ячейки с алмазной наковальней представляет собой устройство для приложения усилия, прижимающее алмазы друг к другу с обеих сторон. Это могут быть винты, которые затягиваются, газ прижимается к мембране или простой рычаг. Третьим компонентом алмазной наковальни является металлическая прокладка, которая окружает периметр кулета, содержит образец и обеспечивает сопротивление сжатию по краям, уменьшая возможность разрушения наковальни.

Ячейка с алмазными наковальнями - это важный элемент оборудования, который позволяет нам моделировать давление, которого мы никогда бы не видели, предоставляя нам доступ к миру материалов, которые в противном случае были бы ненаблюдаемыми.