Діамант потрапляє на ковадло з надвисоким тиском, що перевищує 500 гПа-тиску

Нещодавно професор Хуанг Сяолі зі школи фізики університету Джилін, професор Танг Аокін з університету Джиліна, професор Куї Тянь з університету Нінбо, та інші досягли значного прогресу в технології завантаження тиску на основі пристроїв Diamond Anvil. Вони вперше досягли прориву в 500 ГПа тиску в Китаї. Результати досліджень під назвою "Уніфіковане рівняння стану вольфраму до 527 ГПа за допомогою модифікованих клітин крутильного алмазного ковзання", були опубліковані в журналі Phys. Преподобний B 111, 21, 4101 (2025).

 

Останніми роками було досягнуто значного прогресу в технології навантаження високого тиску, але отримання тиску вище 400 ГПА за допомогою традиційної клітини з алмазним ковадром (DAC) все ще стикається з значними проблемами. Попередні експериментальні дослідження показали, що подвійна деформація алмазу у формі чашки є обмежуючим фактором для досягнення тиску 400 ГПа на основі традиційного ЦАП. Розробка нової технології навантаження на напругу-це ефективний спосіб вирішення нагальних проблем у цій галузі. В даний час двоступеневий ЦАП (DS DAC) з використанням півкулі нанокристалічного алмазу (NCD), оскільки вторинне ковадло може досягти тиску 1 ТПА. Однак складна експериментальна трудноща DS DAC та екстремальний розмір та форма півкулі NCD обмежують подальше застосування у завантаженні зразків та вимірювання на SITU. У 2018 році команди Dewaele та Jenei незалежно запропонували моделі кругової діамантової клітини з ковадлою (T-DAC) для досягнення тиску вище 500 ГПа, але наступні експерименти не змогли пробити межу тиску 500 ГПа. В даний час проектні параметри та схема розподілу стресу Т-ДАС досі неясні, тому важливо розкрити його механізм розподілу поверхневого тиску та деформації за кінцевим тиском.

 

Дослідницька група розширила рівняння ізотермічного стану вольфраму (W) металу до поточного запису 527 ГПа екстремального високого тиску на основі рівняння золота (ЕОС), отриманого з рентгенівських експериментів із синхротронним випромінюванням, використовуючи вдосконалені клітини лейн-алмазного ковзання (MT DACS). Результати досліджень показують, що при стисненні максимального тиску 527 ГПа кристалічна структура вольфраму все ще підтримує свою кубічну структуру (BCC), а фазовий перехід не відбувається. Прийнявши вдосконалений процес кільцевої обробки для оптимізації розподілу сили МТ ЦАП, традиційна межа тиску DAC у 400 ГПД була успішно перевищена, досягнувши надвисокого тиску вище 500 ГПа. Аналіз кінцевих елементів показує, що Boeher Almax тип MT DAC має надзвичайно низький максимальний еквівалентний напруження та максимальний основний штам, що має вирішальне значення для поліпшення межі тиску. Цей результат дослідження забезпечить важливу орієнтиру для розширення технології навантаження тиску та калібрування експериментального тиску в екстремальних умовах.

 

Перший автор статті - Дінг Йінгджі, докторант Національної ключової лабораторії з високої напруги та матеріалів Superhard, Джилінський університет. Відповідними авторами є професор Хуанг Сяолі та доцент Цзян Шукін зі школи фізики, Університету Джиліна та професора Куй Тянь з університету Нінбо. Це дослідження отримало фінансування від Національної програми досліджень та розробок для молодих вчених, а також сильної підтримки з боку джерела радіації Shanghai Synchrotron та французького джерела ESRF.

 

Повне текстове посилання паперу:

https://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/physrevb.111.214101