Kaj je celica diamantne nakovale?

Diamantna celica nakoval je stroj, ki ga fiziki uporabljajo za dajanje vzorcev pod izjemno visoke pritiske (do ~360 gigapascalov) z namenom raziskovanja njihovih lastnosti, vključno s faznimi prehodi, atomsko vezjo, nivoji viskoznosti in difrakcije ter kristalografsko strukturo. Diamantne nakovalne celice lahko simulirajo pritiske milijonov atmosfer in poustvarjajo pogoje, podobne tistim v središču Zemlje ali znotraj plinskih velikanov. So med edinimi laboratorijskimi aparati, ki lahko ustvarijo oblike degenerirane snovi, kot je kovinski vodik.

Diamantne nakovalne celice delujejo po preprostem principu – z izvajanjem velike količine sile na majhno površino lahko dosežemo izjemen neto tlak. Diamantno nakovalo, naslednika nakovala iz zlitine ogljika in volframa, so izumili raziskovalci Weir, Lippincott, Van Valkenburg in Bunting v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja kot del njihovega dela pri Nacionalnem uradu za standarde (NBS). Poleg tega, da je diamant najtrši material, ki je bil takrat na voljo in skoraj nestisljiv, je diamant prozoren, kar omogoča enostaven ogled eksperimentalnih vzorcev, ko se stiskajo. Pomaga tudi pri izvajanju spektroskopskih poskusov.

Tri glavne komponente sestavljajo celico diamantnega nakovala. Najprej sta dva brezhibna diamanta, s težo od 1/8 do 1/3 karatov, z vzporednimi ploskvami, ki si nasprotujejo. Kulet, mesto, kjer se dva diamanta dotikata, ima običajno premer približno 0.6 mm. Za poskuse, ki zahtevajo še višje pritiske, lahko kletko naredimo še manjšo.

Druga komponenta celice z diamantnim nakovalom je naprava za uveljavljanje sile, ki pritiska diamante drug proti drugemu z obeh strani. To so lahko vijaki, ki se zategnejo, plin, ki pritiska na membrano, ali preprosta ročica. Tretja komponenta diamantnega nakovala je kovinsko tesnilo, ki obdaja obod nakovala, vsebuje vzorec in zagotavlja odpornost proti stiskanju na robovih, kar zmanjšuje možnost okvare nakovala.

Diamantno nakovalo je pomemben kos opreme, ki nam omogoča simulacijo pritiskov, ki jih sicer nikoli ne bi videli, kar nam omogoča dostop do sveta materialov, ki jih sicer ne bi bilo mogoče opaziti.