近日，吉林大學(xué)物理學(xué)院黃曉麗教授團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合吉林大學(xué)唐敖慶講座教授、寧波大學(xué)崔田教授等科研人員，在金剛石對頂砧裝置的壓力加載技術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，成功在國內(nèi)首次突破了500GPa的壓力極限。相關(guān)研究成果以“Unified equation of state of tungsten up to 527 GPa using modified toroidal diamond anvil cells”為題，發(fā)表在Phys. Rev. B 111, 214101 (2025)雜志上。

       這個(gè)壓力有多大？

       簡單來說，500 GPa相當(dāng)于地球核心壓力的1.5倍！或者說是我們?nèi)粘Ｋ幋髿鈮旱?00萬倍。在這種難以想象的極端環(huán)境下研究物質(zhì)，能幫助我們發(fā)現(xiàn)新材料、理解地球內(nèi)部構(gòu)造甚至宇宙星球的奧秘。

       突破的關(guān)鍵：改進(jìn)的“金剛石壓砧”

       產(chǎn)生這種超高壓力的核心設(shè)備叫做“金剛石對頂砧”（DAC）。它利用兩顆堅(jiān)硬無比的金剛石尖對尖擠壓樣品。然而，傳統(tǒng)的金剛石壓砧技術(shù)一直被卡在400 GPa的壓力門檻上，難以突破。

       黃曉麗教授、崔田教授等人采用了國際上提出的“環(huán)形金剛石壓砧”（t-DAC）概念，并對其進(jìn)行了關(guān)鍵性的改進(jìn)（稱為mt-DACs）。他們優(yōu)化了金剛石的受力分布，讓它在承受巨大壓力時(shí)更不容易變形或損壞。正是這種精妙的改良設(shè)計(jì)，成功突破了400 GPa的限制，首次在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了500 GPa以上的超高壓。

       實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鎢的“硬骨頭”

       為了測試和標(biāo)定這個(gè)創(chuàng)紀(jì)錄的壓力，科學(xué)家們選擇了金屬鎢作為實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)表明，即使在高達(dá)527 GPa、足以壓扁大多數(shù)物質(zhì)的極端壓力下，金屬鎢的原子排列結(jié)構(gòu)（稱為“體心立方”結(jié)構(gòu)）依然保持穩(wěn)定，沒有發(fā)生改變。這種超強(qiáng)的穩(wěn)定性本身就是一個(gè)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)重要的研究成果標(biāo)志著我國在超高壓技術(shù)領(lǐng)域邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

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