סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

לחץ יכול לשנות מן היסוד את המאפיינים ואת המליטה של ​​עניין. הטופוגרפיה של כדור הארץ, קומפוזיציה, דינמיקה, המגנטיות ואפילו את הרכב האטמוספרה קשורה עמוקה לתהליכים המתרחשים בחלק הפנימי של כדור הארץ שהוא תחת לחץ וטמפרטורה גבוהים מאוד. תהליכי עומק כדור הארץ כוללים רעידות אדמה, התפרצויות געשיות, הסעה תרמית וכימית, והבחנה. לחץ וטמפרטורה גבוהים משמשים כדי לסנתז חומרים סופר קשים כמו יהלום וניטריד בורון מעוקב. סינתזת PT גבוהה בשילוב עם עקיפה בקרן רנטגן באתרו מאפשרת לחוקרים לזהות את המבנים גבישיים של חומרים החדשים או פולימור בלחץ גבוה של חשיבות טכנולוגית קיצונית. הידע של מבנים ונכסים בלחץ גבוה מאפשר פרשנות של המבנה והתהליכים של פנים פלנטריים, מודלים של ביצועים של חומרים בתנאים קיצוניים, סינתזה ועיצוב של חומרים חדשים, וachievemאף אוזן גרון של הבנה בסיסית רחבה יותר של התנהגות החומרים. החקירה של שלבים בלחץ גבוהים היא תובענית מבחינה טכנית בשל האתגרים הכפול של מבוקר יצירת תנאים סביבתיים קיצוניים וחיטוט דגימות קטנות בתוך תאים סביבתיים מגושמים.

מגוון רחב של חומרים וטכניקות ניתן להשתמש כדי לבצע סינתזה בתנאים קיצוניים ^{2, 3.} הציוד המתאים ביותר עבור כל ניסוי מסוים תלוי בחומר חקירה, PT היעד, ואת טכניקות חיטוט. בין מכשירים בלחץ גבוהים, יש לו את LH-DAC גודל מדגם קטן, אבל עם זאת הוא מסוגלים להגיע PT סטטית הגבוה ביותר (מעל 5 Mbar ו6,000 K) ומאפשר ניתוח רנטגן המבני ברזולוציה הגבוהה ביותר. הפרוטוקול מתואר להלן הוביל לגילוי של ₄ פה O ₅ ¹ וחל על מגוון רחב של חומרים ותנאי סינתזה. LH-DAC הוא מתאים ביותר עבור חומרים ביעילות קליטתאורך הגל של לייזר ~ 1 מיקרומטר זמין בלחץ גבוה סינכרוטרון beamlines (תחנות 13-IDD בפוטון מתקדם המקור, המעבדה הלאומית Argonne למשל 16-IDB ו), ללחצי סינתזה של עד 5 Mbar ולטמפרטורות גבוהות יותר מאשר על 1,500 ק מבנים מורכבים למדי ודוגמאות multiphase ניתן לאפיין את אסטרטגיות microdiffraction רנטגן שהוצגו כאן. טכניקות אחרות, כמו כל ⁴ חימום DAC וחימום התנגדות מקומי, מתאימות לטמפרטורות נמוכות סינתזה. חימום לייזר CO ₂ ^5, עם אורך גל של כ -10 מיקרומטר, מתאים לחימום של חומרים שקופים לליזר אינפרא אדום YLF אבל סופג קרינת CO _2. התקנים אחרים, כגון בתי פריז-אדינבורו רב סדן, בוכנה וצילינדר, לספק דוגמאות בנפח גדולות יותר הדרושות לניסויים עקיפה ניטרונים, למשל.

בLH-DAC, שהומצא בשנת 1967 ^{6, 7, 8,} בלחץ גבוה הוא Generated על מדגם קטן הונח בין שני קצוות מנוגדים סדני יהלום. במערכות חימום לייזר המותקנות בsynchrotron ניסיונית ^{9 תחנות, 10, 11,} קרן לייזר מועברות על מדגם משני הצדדים דרך סדני היהלום בעוד קרן רנטגן מבריקה מתמקדת במקום המחומם. דוגמאות קליטת אור לייזר מחוממות תוך עקיפה משמשת רנטגן כדי לפקח על ההתקדמות של הסינתזה. קרינת התרמית הנפלטת מדגם המחומם לייזר תלויה בטמפרטורה. ספקטרום פליטת תרמית שנאסף משני הצדדים של המדגם משמש כדי לחשב את טמפרטורת המדגם על ידי התאמת הספקטרום לפונקצית הקרינה בהנחת Plank התנהגות גוף שחורה ^8.

ניתוח המבנה הגבישי של מוצרים של סינתזה בLH-DAC מתבצע באמצעות מבריק סינכרוטרון רנטגן הקורה, שלבים ממונעים דיוק גבוה ואת גלאי רנטגן המהירים זמין בתחנת ניסיונות סינכרוטרון ייעודיים. אנו אוספים נתונים עקיפה X-ray ברשת 2D ולהתאים את האסטרטגיה של איסוף נתונים לפי גודל הגרגר. גישה זו מאפשרת ל: i) למפות את הרכב המדגם; II) לקבל ניתוח נתונים חזק של מדגם multiphase מורכב על ידי שילוב של גביש יחיד, אבקה וטכניקות עקיפה רבת תבואה.