纳米壳层作为高压计的分析至 200 GPa
介观与纳米尺度物理
2012-06-06 v1
摘要
本文给出的计算表明，纳米壳层可用作金刚石对顶砧（DACs）中的高压计。与目前使用的红宝石荧光计相比，纳米颗粒具有重要优势。由于其尺寸小，它们可以均匀地散布在金刚石表面，而不会在两个金刚石砧之间形成桥接。此外，它们的性质通过宽带光学透射光谱测量，即使在红宝石测量变得困难的多兆巴压力范围内，也能获得非常大的信噪比。最后，它们的共振频率可以调谐到 CCD 探测器可及的可见光谱的方便区域。本文使用杂化模型和 Mie 理论，给出了具有 SiO2 核心和金壳层的纳米壳层的理论计算。对真空中纳米壳层的计算预测，纳米壳层确实可以具有作为压力计所需的可测量的压力依赖光学响应。然而，当纳米壳层置于常用的 DAC 传压介质中时，共振峰位置作为压力的函数不再是单值的，且依赖于传压介质，这使得它们作为压力计不实用。为克服这些问题，研究了一种替代纳米颗粒：用额外的介电层（SiO2）涂覆纳米壳层提供了一种简单的方法来屏蔽压力计免受介质的影响，使得压力引起的颗粒压缩成为光谱的主要影响。我们分析了高达 200 GPa 的压力响应。我们得出结论，涂覆的纳米壳层可以为高压测量提供一种优于现有方法的新型压力计。
引用
@article{arxiv.1112.2052,
title = {Nanoshells as a high-pressure gauge analyzed to 200 GPa},
author = {Nick Van den Broeck and Katrijn Putteneers and Jacques Tempere and Isaac F. Silvera},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.2052},
year = {2012}
}
备注
15 pages, 7 figures. To be published in the Journal of Applied Physics