近日，吉林大學物理學院黃曉麗教授團隊，聯合吉林大學唐敖慶講座教授、寧波大學崔田教授等科研人員，在金剛石對頂砧裝置(zhi)的壓(ya)力加(jia)載(zai)技術領域取得(de)了重大進展(zhan)，成(cheng)功在國內首次突破了500GPa的壓(ya)力極限(xian)。相關(guan)研究成(cheng)果以“Unified equation of state of tungsten up to 527 GPa using modified toroidal diamond anvil cells”為題，發表在Phys. Rev. B 111, 214101 (2025)雜志上。

       這個壓力有多大？

       簡單來說，500 GPa相當于地(di)(di)球核心壓(ya)(ya)力的(de)1.5倍！或者(zhe)說是我(wo)們日(ri)常所處大氣壓(ya)(ya)的(de)500萬倍。在這種難以想象的(de)極(ji)端(duan)環境下研究物質，能幫助我(wo)們發現新材料、理解(jie)地(di)(di)球內(nei)部(bu)構造甚至宇宙星(xing)球的(de)奧秘。

       突破的關鍵：改進的“金剛石壓砧”

       產生這(zhe)種超(chao)高壓(ya)(ya)力的(de)核心設備叫做“金(jin)剛(gang)(gang)石對頂(ding)砧(zhen)”（DAC）。它利用兩顆堅硬無比的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石尖對尖擠壓(ya)(ya)樣品(pin)。然而(er)，傳統的(de)金(jin)剛(gang)(gang)石壓(ya)(ya)砧(zhen)技術(shu)一直(zhi)被卡在400 GPa的(de)壓(ya)(ya)力門檻(jian)上，難以突(tu)破。

       黃曉(xiao)麗教(jiao)授、崔田(tian)教(jiao)授等人采用了國際上提出的(de)(de)(de)(de)“環(huan)形(xing)金(jin)剛石壓(ya)砧”（t-DAC）概念，并對其進(jin)行了關鍵性(xing)的(de)(de)(de)(de)改進(jin)（稱為(wei)mt-DACs）。他們優化了金(jin)剛石的(de)(de)(de)(de)受力分(fen)布，讓它(ta)在承受巨大壓(ya)力時(shi)更不容(rong)易(yi)變形(xing)或損壞。正是(shi)這(zhe)種精妙(miao)的(de)(de)(de)(de)改良設計，成功(gong)突破了400 GPa的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)，首次(ci)在國內實現了500 GPa以上的(de)(de)(de)(de)超(chao)高壓(ya)。

       實驗發現：鎢的“硬骨頭”

       為(wei)(wei)了測試和標(biao)(biao)定這(zhe)個創紀錄的(de)壓(ya)力(li)，科學(xue)家們選擇了金(jin)屬(shu)鎢作(zuo)為(wei)(wei)實驗(yan)材(cai)料(liao)。實驗(yan)表明(ming)，即使在高達(da)527 GPa、足以壓(ya)扁大多數(shu)物(wu)質的(de)極(ji)端壓(ya)力(li)下，金(jin)屬(shu)鎢的(de)原子(zi)排(pai)列(lie)結(jie)構（稱為(wei)(wei)“體心立方”結(jie)構）依(yi)然(ran)保(bao)持穩定，沒(mei)有(you)發(fa)生改(gai)變。這(zhe)種超強(qiang)的(de)穩定性本身(shen)就是一個重要的(de)科學(xue)發(fa)現(xian)。這(zhe)項重要的(de)研究成果標(biao)(biao)志著我國在超高壓(ya)技(ji)術(shu)領域(yu)邁上了一個新的(de)臺階。

       論文全文鏈接：//journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.111.214101