借助金剛石創造靜壓新紀錄

材料牛注：美國能源部實驗室的研究員設計了一種獲取靜態壓力的方法，壓力之高前所未有。超高壓能夠模擬行星內部的巨大壓力以及發展特殊性能的新材料。超高壓的獲得為材料的研發打開了新的大門！

在超高溫超高壓下，普通的材料也會發生奇怪的變化。鈉在正常條件下是一種導電材料，而在超高溫超高壓下是一種透明絕緣體，而氣態氫在超高溫超高壓下會成為固體。

然而，實驗室中要在沖擊波作用下才有可能形成1000萬倍的大氣壓，沖擊波在瞬間形成巨大的氣壓摧毀試樣。美國能源部實驗室的研究員設計了一種獲取靜態壓力的方法，壓力之高前所未有。

這種新方法的研究者、德國科學家Leonid指出，更高壓力的實現打開了解決更深層問題的大門，這對于基礎學科的研究具有重要意義，例如模擬行星內部的巨大壓力以及發展特殊性能的新材料。

在裝備了透明納米金剛石晶體的新設備幫助下，Dubrovinsky （該項目的領軍人）和其合作者所獲得的氣壓幾乎高于之前單級標準金剛石砧座單元所獲取氣壓的50%，這是一個大跨步。

Dubrovinsky 和同事設計了一種雙級金剛石砧座單元來制造高壓。傳統的設備能夠擠壓兩層單晶金剛石之間的樣品。在新設備中，每個單晶金剛石上均含有微小的納米金剛石晶體。這些金剛石擠壓在一起，直至形成納米球。這些納米金剛石球更加難以壓縮，使其能夠承受極端的壓力。

研究員通過加入墊片在金剛石單元內形成第二個擠壓室來拓展設備的性能。

芝加哥大學先進輻射源中心的科學家Prakapenka指出：這種透明的納米金剛石球使獲得更高的壓力和溫度成為可能，高功率的激光能夠通過金剛石砧和納米金剛石，即使試樣處于高壓環境也能夠被加熱。研究者將會應用X射線技術探索試樣的性能。在超高靜壓力下探測物質的能力對于理解材料的物理和化學性能具有重要的意義。最直接的應用就是在類似于巨大行星內部的超高壓力下研究材料。但Prakapenka也暗示了其他可能。

Prakapenka說，“我們絕對可以合成具有特殊性能的新材料，我們相信存在一些只能在高壓條件下生產的材料，比如超導體淬火后再使用。在納米機器人的技術應用中，這些新材料前途無量。”

美國能源部的高強度和高能量的X射線束對于實驗至關重要。 Prakapenka說：“X射線束要有足夠的強度穿過金剛石砧和微米試樣，讓你從樣品衍射中獲得足夠的數據，只有在高強度和高能量的X射線下才能實現。”

原文鏈接：Diamonds help generate new record for static pressures for study。

本文由材料人編輯部顧玥提供素材，學海有涯編譯，點我加入材料人編輯部

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