بهبود سل الماسی سندانی برای ایجاد فشار ۶۴۰ گیگاپاسکال

یک تیم تحقیقات بین‌اللملی موفق به ارائه روشی شده است که با استفاده از آن می‌توان فشار بالایی، بیشتر از آنچه که پیش از این امکان‌پذیر بوده، در آزمایشگاه ایجاد کرد. برای این کار آنها یک سل الماس سندانی جدید طراحی کردند. با این سیستم جدید آنها موفق شدند ۶۴۰ گیگاپاسکال فشار ایجاد کنند که ۵۰ درصد بیشتر از فشار‌های پیشین بوده و ۱۵۰ درصد بیشتر از فشاری است که با تجهیزات رایج ایجاد فشار به‌دست می‌آید.

در فشارهای بسیار بالا، مواد می‌توانند رفتارهای عجیب نشان دهند. برای مثال اکسیژن تبدیل به یک ابررسانا می‌شود فلزات عایق می‌شوند. در سال ۲۰۰۷ محققان دریافتند که  سدیم در صورتی که در فشار ۲۰۰ گیگاپاسکال قرار گیرد می‌تواند شفاف شود. این فشار معادل ۲ میلیون برابر فشار اتمسفر است. محاسبات نظری نشان می‌دهد  هیدروژن در فشار بالا می‌تواند خواص فلزی پیدا کند.

محققان با طراحی سل الماس سندانی جدیدی موفق به ایجاد فشار بالایی شدند. در این سل جسم مورد نظر میان دو بلور الماس کوچک قرار می‌گیرد تا فشرده شود. الماس سخت‌ترین ماده شناخته شده در طبیعت است. هرچند الماس سختی بالایی دارد اما بلاخره تحت فشار می‌شکند بنابراین نمی‌توان تحمل فشاری بالاتر از ۲۵۰ گیگاپاسکال را از آن انتظار داشت رسیدن به فشار ۴۲۰ گیگاپاسکال نیز برای آن غیرممکن است.

تا کنون تنها راه رسیدن به فشارهای بالا در آزمایشگاه، بمباران نمونه با امواج بوده است با این کار نمونه فشرده شده وناگهان فشاری در حد چند صد گیگاپاسکال ایجاد می‌شود. اما این روش دو مشکل دارد اول این که فشار در حد چند نانوثانیه ایجاد و اعمال می‌شود و دوم این که گرمای زیادی در این فرآیند تولید می‌شود و نمی‌توان اثر گرما را از فشار تفکیک کرد. این در حالی است که در بسیاری از پروژه‌ها لازم است فشار ایستایی به‌صورت طولانی مدت مورد استفاده قرار گیرد.

برای ساخت ابزار مناسب برای این کار محققان دانشگاه بیروث در آلمان با همکاری همتایان خود در بلژیک و آمریکا این سل را طراحی کردند. محققان می‌دانند که الماس در صورت قرار گرفتن در فشارهای بالا در راستای صفحه‌ای شکسته می‌شود اما این صفحه در الماس متفاوت است.

برای حل این مشکل محققان، کلونی از نانوبلورهای نیم‌کره الماس با قطر ۱۲ تا ۲۰ میکرومتر ساختند. با استفاده از این الماس‌ها آنها موفق به ایجاد فشاری تا ۶۴۰ گیگاپاسکال شدند. نتایج یافته‌‌های آنها نشان می‌دهد امکان رسیدن به یک تراپاسکال با این سیستم وجود دارد. نتایج این تحقیق در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.