Shear driven formation of nano-diamonds at sub-gigapascals and 300 K
碳在高压下的转化途径对于合成新材料和揭示地球的地质历史具有广泛的意义。我们已经在旋转砧中对石墨施加了大的塑性剪切，以在0.4和0.7 GPa的极低压力下形成六方晶和纳米晶立方金刚石，所述极低压力比在静水压缩下的转变压力低50和100倍，并且远低于相平衡。大的剪切伴随着压力升高到3GPa也导致形成新的正交金刚石相。我们的研究结果展示了在大幅降低的压力下塑性剪切控制材料合成的新机制和新方法，从而实现了材料合成的新技术。结果表明，在低压-温度地壳中发现的微金刚石可能是在一个大的剪切产生事件，如构造裂谷和持续的板块碰撞，而不需要假设俯冲到地幔。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Mathematical Modeling of Graphite-to-Diamond Transition
对电子辐照石墨-金刚石转变进行了能量估算。本文解决了在石墨圆柱内放置脉冲周期性能量源时合成金刚石的热传导问题，得到了温度和压力随时间的变化关系，表明在电子轰击下石墨内的温度和压力足以使石墨转变为金刚石。
2014-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation in Si from semiconducting diamond to metallic beta-Sn phase in QMC and DFT under hydrostatic and anisotropic stress
硅在压力下经历从半导体金刚石相到金属β-Sn相的相变。我们使用量子Monte Carlo计算来预测相变压力，并将结果与采用LDA，PBE，PW 91，WC，AM 05，PBESol和HSE 06交换相关泛函的密度泛函计算进行比较。扩散蒙特卡罗预测的转变压力为14.0 +- 1.0 GPa，略高于实验观察到的转变压力范围11.3至12.6 GPa。HSE 06混合泛函预测的转变压力为12.4 GPa，与实验非常吻合。交换相关泛函使用局部密度近似和广义梯度近似的结果在过渡压力范围从3.5到10.0 GPa，远低于实验值。相变压力对应力各向异性很敏感。沿金刚石相的硅的立方轴的应力的各向异性降低了平衡转变压力，并且可以解释各种实验值之间的差异以及量子蒙特卡罗转变压力的小高估。
2010-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Highly Boron-Doped Graphite and Diamond Synthesized From Adamantane and Ortho-Carborane under High Pressure
这项工作证明了使用金刚烷碳硼烷混合物作为前体生产具有高度硼掺杂的石墨和金刚石的高压方法的有效性。在8GPa和$1700 ^{o}C$下，石墨由金刚烷$C_{10}H_{16}$获得，而硼掺杂金刚石（2 × 2.5at.%）的微晶由金刚石（2 × 2.5at.%）获得。由金刚烷和邻碳硼烷$C_{2}B_{10}H_{12}$（原子比B：C = 5：95）的混合物合成。这一结果有力地说明了硼在高压合成金刚石中的催化活性。在低于7GPa的压力下，只有石墨由金刚烷和碳硼烷混合物合成。石墨化在相当低的温度（低于$1400 ^{o}C$）下开始，并且温度的增加同时增加硼含量和石墨晶格的质量。对材料结构的深入研究使我们能够假设在高硼浓度（> 1at.%）下，替代硼原子在石墨层中周期性地且彼此等距地分布。理论论证和模型从头计算证实了这一假设，并解释了实验观察到的硼浓度。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Role of fluctuation, disorder and catalyst in graphite-diamond transition
采用半经验分子动力学模拟研究了压力诱导石墨向金刚石的结构转变。结果表明，石墨-金刚石转变是一个涨落较大的协同过程。通过在传统的碳键紧束缚哈密顿量中引入一个简单的模型，研究了催化剂辅助效应。结果表明，石墨中的弱无序不仅加速了向立方金刚石的转变，而且可能是碳的高压多晶型（如六方金刚石）的起源。
2001-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Melting of tantalum at high pressure determined by angle dispersive x-ray diffraction in a double-sided laser-heated diamond-anvil cell
利用X射线衍射技术，在52 GPa和3800 K的压力下，在激光加热金刚石压砧（DAC）装置上研究了Ta的高温高压相图。在九种不同的压力下观察到熔化，熔化温度与先前的激光加热DAC实验非常一致，但与几种理论计算和先前的活塞-气缸装置实验相矛盾。一个小斜率的熔化曲线的Ta的估计（dTm/dP = 24 K/GPa，在1巴），并给出了这种行为的一个可能的解释。最后，得到了P-V-T状态方程，估算了热膨胀系数和体积模量随温度的变化关系。
2003-10-13 cond-mat.mtrl-sci
A new, enhanced diamond single photon emitter in the near infra-red
金刚石中的单个色心在近期的量子技术包括量子密钥分发和计量学中是有希望的。在这里，我们展示了一个新的色心，它具有超过两个主要的停留中心，即氮空位和NE8中心的电子物理性能的制造。新的中心是利用聚焦离子束注入镍到孤立的化学气相沉积金刚石微晶。室温下的光致发光研究表明，在近红外区域的中心在768 nm的寿命短至2 ns的窄发射。它的聚焦离子束兼容性为纳米分辨率的制造和集成量子光子器件的实现开辟了前景。初步研究表明，这个中心来自一个尚未表征的镍硅复合物。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Rough diamond anvils: Steady microstructure, yield surface, and transformation kinetics in Zr
利用金刚石顶锤研究高压下的塑性流动和应变诱发相变，对材料和物理学具有重要意义。我们引入粗糙金刚石砧并将其应用于Zr，这会极大地改变塑性流动、微观结构和PT。获得了与压力、塑性应变和应变路径无关的多个稳定的显微组织。最大摩擦力等于剪切屈服强度。这允许确定屈服强度的压力依赖性，并证明ω-Zr在PT之后立即表现得像完全塑性的、各向同性的和应变路径无关的。确定了alpha-omega PT的记录最小压力。应变诱发相变动力学取决于塑性应变和时间。PT过程中ω-Zr中的晶粒尺寸和位错密度仅取决于ω-Zr的体积分数。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Diamond Nucleation on Titanium Substrate under Very Low Pressure
采用热灯丝化学气相沉积技术，研究了低压下金刚石在钛基体上的形核及其机理。在1 ℃下获得了非常高的成核速率和密度（10^8-10^{10} cm^{-2}），比常规低压（几十℃）下的对应物（10^7 cm^{-2}）高1-3个数量级。研究了在极低压力下衬底温度和CH_4浓度对成核密度的影响，发现衬底温度过高，成核密度较低; CH_4浓度越高，成核密度越高，成核速率越大。详细讨论了成核机理。虽然大量的原子氢产生成核位点，但在与碳化物的快速形成竞争中，在衬底表面上/附近的碳和/或烃类物质的充分过饱和是成核的关键因素。非常低的压力导致长的平均自由程和其他有益的效果，因此，对于快速，高密度成核是至关重要的。底物温度和CH_4浓度对反应也有重要影响。这进一步说明C_2H_x（x<6）和CH_4也有助于成核，但在很低的压力下CH_{1-3}起主导作用。极低压法似乎是使金刚石沉积在钛膜上适用的唯一候选方法。它还揭示了如何提高钻石的生长速度。
1997-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Sound velocity and absorption measurements under high pressure using picosecond ultrasonics in diamond anvil cell. Application to the stability study of AlPdMn
我们报道了一种创新的高压方法，结合了金刚石压砧装置和皮秒超声技术。这种方法允许在数十GPa的压力下精确地测量固体和液体的声速和衰减，克服了传统技术的所有缺点。这种新的实验技术的权力证明在金属样品，一个完美的单晶粒AlPdMn准晶，和稀有气体，氖和氩的晶格动力学，稳定域和弛豫过程的研究。应用到研究的缺陷引起的晶格稳定性AlPdMn高达30 GPa。目前的工作有潜力的应用领域，从固体和液体状态的物理学中的基本问题，这反过来又可能是有益的各种其他科学领域，如地球和行星科学或材料研究。
2007-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Shift of CO2-I absorption bands in diamond: a pressure or compositional effect? A FTIR mapping study
获得了两个具有明显CO_2红外吸收峰的单晶金刚石的高空间分辨率的红光图和轮廓。详细的检查允许明确的分配固体CO2-I相的光谱特征。结果表明，在样品中的IR带的位置，强度和宽度的分布遵循规则的模式，而不是混乱的建议，在以前的作品中，其中几个单独的斑点的光谱进行了分析。因此，压力的影响本身不能解释所有观察到的功能和移动的CO2带。实验数据可以通过杂质（例如水、N2等）的存在来解释在被困的二氧化碳中。这意味着，在金刚石中的CO2微包裹体的光谱气压可能会受到控制不良的偏见。然而，如果明确观察到CO2-I ν2带的达维多夫分裂，气压测量仍然是可能的，因为这表明CO2冰的纯度很高。
2021-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Optically detected magnetic resonance of nitrogen-vacancy centers in microdiamonds inside nanopolycrystalline diamond anvil cell
School of Engineering, Institute of Science Tokyo（东京科学大学工学院）；Department of Earth and Planetary Sciences, Institute of Science Tokyo（东京科学大学地球行星科学系）；Geodynamics Research Center, Ehime University（爱媛大学地球动力学研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science（国立材料研究所纳米结构材料研究中心）
该研究在高压高温条件下利用微金刚石中的氮空位中心进行光学磁共振检测，展示了NPD砧座在高压测量中的应用潜力。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Universal diamond edge Raman scale to 0.5 terapascal: The implication to metallization of hydrogen
最近在产生高达Terapascal值的静压方面的进展为研究具有不寻常特性的新材料提供了机会，例如氢的金属化和高温超导性。然而，对高于~0.3 Terapascal的压力的评估是一个挑战。我们报告了一个通用的高压规模高达~0.5 terapascal，基于与Au的状态方程相关的应力金刚石砧的拉曼边缘的移位，并且不需要额外的压力传感器。根据新的比额表，与现有比额表的外推法相比，压力值在约0.5千帕时大幅降低20%。我们比较了最高静压下H2的可用数据。我们表明，发病的建议金属化的分子氢报告不同的团体是一致的，当校正与新的规模，可以与各种理论预测。
2022-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of refractive index and equation of state in dense He, H2, H2O, Ne under high pressure in a diamond-anvil cell
我们提出了一个准确的测量的折射率的氢，氦，水和氖高达35 GPa在室温下。该实验方法是基于两个干涉信号的组合的法布里-珀罗腔包含在金刚石压砧单元的样品。通过分子极化率随密度的变化对数据进行了透视。观察到显著的电子变化。还说明了该方法的有趣可能性：精细探测相变的高精度;同时测量体积以获得透明介质的状态方程，准确度约为1%。
2003-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Extreme Metastability of Diamond and its Transformation to BC8 Post-Diamond Phase of Carbon
本研究利用数百万原子的量子精确分子动力学模拟，揭示金刚石在极高压下的极端亚稳性，并阐明其经预熔化、亚稳液体中成核生长而形成BC8相的机制，提出双冲击压缩合成路径。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Equation of state and strength of diamond in high pressure ramp loading
金刚石被广泛用作高能量密度实验中的一种组分，但现有的状态方程（EOS）模型不能捕捉其对动态载荷的观测响应。特别是，与第一原理理论EOS模型相比，没有检测到固-固相变，并且没有通用EOS模型与测得的环境等温线相匹配。我们已经进行了密度泛函理论（DFT）计算的金刚石相~ 10 TPa，远远超出其预测的热力学稳定性范围，并使用这些结果作为Mie-Greuneisen状态方程的基础。我们还进行了DFT计算的弹性模量，并校准了代数弹性模型用于模拟。然后，我们估计金刚石的流动应力与斜坡加载实验中测得的应力-密度关系进行比较。由此产生的本构模型，使我们能够放置一个约束泰勒-昆尼因子（塑性功转化为热量的分数）从观察到的钻石不熔化斜坡压缩。
2021-09-01 cond-mat.mtrl-sci
An \emph{ab initio} study on split silicon-vacancy defect in diamond: electronic structure and related properties
金刚石中的分裂硅空位缺陷（SiV）是一种具有电活性和光学活性的色心。最近，它已被证明，这个色心是明亮的，可以检测到在单一的缺陷水平。此外，SiV缺陷显示出非零电子自旋基态，这可能使该缺陷成为除了众所周知的金刚石中的氮空位色心之外的量子光学和计量应用的替代候选者。然而，缺陷的电子结构，光激发的性质和其他相关性质还没有得到很好的理解。在这里，我们提出了先进的\emph{ab initio}研究金刚石中的SiV缺陷。我们确定了缺陷的形成能、电荷跃迁能级和激发态的性质。我们的研究解开了与1.68 eV光致发光中心相关的带负电荷的SiV缺陷的黑暗或搁置状态的起源。
2013-10-14 cond-mat.mtrl-sci
High pressure, high temperature molecular doping of nanodiamond
作为新兴量子技术基础的钻石色心的发展受到离子注入产生适当缺陷的需要的限制。我们提出了一种不需要离子注入的多功能掺杂金刚石的方法，通过合成掺杂的无定形碳前驱体和在高温高压下的转变。为了探索这种自下而上的色心产生方法，我们合理地在纳米金刚石中产生硅空位缺陷，并研究它们用于光学压力计量。此外，我们表明，这个过程可以产生惰性气体缺陷金刚石从典型的惰性氩气压力介质，这可以解释在其他高压实验中观察到的滞后效应和一些陨石纳米金刚石中的惰性气体的存在。我们的研究结果说明了一个一般的方法来产生钻石色心，并可能使设计缺陷的控制产生。
2018-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Lindeman's criterion: diamond graphitization temperature and its dependence on external pressure
本文提出了一个简单的“金刚石石墨化”型相变模型，并与实验数据进行了比较。发现了金刚石的相变温度与外压的关系，并预测了金刚石石墨化温度随外压的增加而降低的新现象。
2012-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Investigation of Diamond Nucleation under Very Low Pressure in Chemical Vapor Deposition
采用热丝化学气相沉积（HFCVD）技术，在非常低的压力（0.1-1.0 kPa）下，以非常高的成核密度和非常快的速率获得金刚石成核。镜面抛光硅上的密度高达10^10 - 10^11 cm^{-2}，相当于微波等离子体CVD系统中的最高密度。在有划痕的硅基片上，其最高可达10^9 cm^{-2}，比在常规低压下（几十μ s，10^7 - 10^8 cm^{-2}）高出1-2个数量级。此外，在有划痕的钛基材上，密度高达10^10 cm^{-2}。采用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱对样品进行了表征。研究表明，在极低的气压下，气体的平均自由程很长，热灯丝的电子发射很强，热灯丝对碳氢化合物的分解效率很高，大大增加了衬底表面活性碳氢自由基和原子氢的浓度，从而大大增强了成核。这项工作具有很大的实际应用价值和理论意义。
1997-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio dielectric response function of diamond and other relevant high pressure phases of carbon
利用密度泛函理论和多体微扰理论计算了碳的金刚石、体心立方金刚石（bc 8）和六方金刚石（朗斯代尔石）相的电子结构和介电性质，重点研究了高压物理和热致密物质中相关固相的激子图像。我们还讨论了再现的非弹性X射线散射光谱的能力，与现有的模型相比，在最近的X射线散射实验的碳和碳轴承材料在兆巴范围。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Diamondoid Structure of Polymeric Nitrogen at High Pressures
氮的高压聚合物结构由于其作为高能量密度材料的潜在应用而引起了极大的关注。我们报告的密度泛函结构预测的金刚烷（或N10笼）结构的聚合氮在高压下的意外稳定。该结构采用高度对称的体心立方形式，其晶格位置被N10四环笼占据，每个四环笼由10个原子组成，并与其六个下一个最近的N10笼共价键合。这种金刚石结构的预测排除了早期提出的螺旋隧道相，并证明了在极高的压力下聚合氮的高阶性质。金刚石氮是一种宽禁带绝缘体，在能量上比实验的立方Gauche和先前预测的高于263 GPa的层状Pba2相更有利，该压力可用于高压实验。
2012-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The actual pressure and temperature at the melt of elemental vanadium
据声称，所有的压力尺度的报告的熔融曲线的金刚石砧室实验得出的需要考虑到压力热位移的校正，其中钒是一个说明性的例子。热压力（Pth）对温度的线性行为，如第一原理理论假设所预测的，然后实验证实。这允许外推以确定熔体处的实际压力和热温度。考虑到传压介质在金刚石对顶砧实验中的作用，对元素钒熔化曲线进行了分析。它示出的冲击波熔化数据，考虑到由LiF窗口吸收的辐射，适当的校正，仅适用于钒金属。提出了用金刚石对顶砧测量金属钒的正确压力标度。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci
\emph{Ab initio} calculation of spin-orbit coupling for NV center in diamond exhibiting dynamic Jahn-Teller effect
固体中的点缺陷可以实现固态量子比特。这些点缺陷中的自旋轨道耦合在决定量子比特操作条件的磁光性质中起着关键作用。然而，实验数据和方法不能直接产生这种非常重要的数据，特别是对于动态Jahn-Teller（DJT）效应抑制自旋-轨道相互作用的这种复杂系统。在这里，我们显示了一个示例性的量子位，氮空位（NV）中心的金刚石，\emph{ab initio}超晶胞密度泛函理论提供定量预测的自旋轨道耦合阻尼DJT。我们表明，DJT是负责在低温下的NV中心的多个系统间的交叉率。我们的研究结果为优化固态量子比特的量子信息处理和计量应用铺平了道路。
2017-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Microwave power and chamber pressure studies for single-crystalline diamond film growth using microwave plasma CVD
Korea Research Institute of Standards and Science（韩国标准科学研究院）；Ajou University（亚洲大学）；University of Science and Technology（科学技术大学）
本研究系统探究微波功率与腔室压力对MPCVD法生长单晶金刚石膜的影响，优化参数下获得高纯度均匀(100)取向单晶膜，为大面积高纯度金刚石制备的工艺优化提供支撑。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Tensorial stress-plastic strain fields in $α$-$ω$ Zr mixture, transformation kinetics, and friction in diamond anvil cell
金刚石压砧中高压下的各种现象（相变、化学反应和摩擦）都受到应力和塑性应变张量各分量场的强烈影响。然而，它们无法衡量。即使测量的压力分布也包含显著的误差。在这里，我们建议耦合实验分析计算的方法，利用同步辐射X射线衍射，解决反问题，并找到所有这些领域和摩擦规则之前，期间和之后的$α$ - $ω$相变在强塑性预变形锆。由于先进的表征，应变诱导的$α$ - $ω$相变的最小压力从1.36 GPa变为2.7 GPa。理论预测的塑性应变控制动力学方程得到了验证和量化。所获得的结果为发展定量高压/应力科学，包括机械化学，材料合成和摩擦学提供了机会。
2022-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Detection of melting by in-situ observation of spherical-drop formation in laser-heated diamond-anvil cells
介绍了一种检测激光加热金刚石对顶砧（DAC）熔化事件的简单方法。通过在惰性压力传递介质中加热时形成所研究材料的球形液滴来光学地记录熔化。该方法的可行性被证明的金属（铁和金）和氧化铁（Fe2O3）的例子，材料熔化在压力超过40 GPa，采用便携式激光加热系统。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure magnetic transition in iron observed via diamond quantum sensing
The University of Tokyo（东京大学）；Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工程科学研究科）；Geodynamics Research Center, Ehime University（爱媛大学地球动力学研究中心）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学物理智能研究所）；Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
利用钻石量子传感器在高压下精确测量铁的磁相变，揭示α-ε相变机制。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic Flux Tailoring through Lenz Lenses in Toroidal Diamond Indenter Cells: A New Pathway to High Pressure Nuclear Magnetic Resonance
介绍了一种在高压金刚石对顶砧室中进行核磁共振光谱分析的新途径，即利用感应耦合宽带无源电磁透镜局部放大孤立样品处的磁通量，从而提高灵敏度。透镜被采用的环形金刚石压头单元施加的几何限制，并产生高信噪比的压力高达72 GPa，在初始样品体积只有230 pl。相应的检测水平，LODt，被发现是高达四个数量级低于以前使用的螺线管微线圈在金刚石对砧单元，如所示的质子-NMR测量石蜡油。这种方法开辟了超高压科学领域，成为迄今为止在前所未有的压力范围内最通用的光谱方法之一。
2017-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
The Microscopic Diamond Anvil Cell: Stabilization of Superhard, Superconducting Carbon Allotropes at Ambient Pressure
通过第一性原理计算预测了金属共价键合的碳同素异形体。它由$sp^3$碳框架组成，通过限制平行顺式聚乙炔链之间的距离来充当金刚石砧座单元。这些$sp^2$碳原子之间的距离使相金属化，并产生两个嵌套良好的几乎平行的带，跨越费米能级。计算表明，这一阶段是一个传统的超导体，与运动的$sp^2$碳的电子声子耦合的关键贡献者。$sp^3$碳原子赋予优异的机械性能，预计维氏硬度为48 GPa。该相在环境条件下是亚稳态的，可以通过将石墨冷压缩到40 GPa来制备。通过改变$sp^2$与$sp^3$的碳含量和掺杂，可以从该相衍生出具有可调超导和机械性能的多功能材料家族。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the formation of transparent carbon under pressure
体心四碳（bct-碳）同素异形体已被预测为在压力下获得的透明碳多晶型物。模拟了从石墨到金刚石、M-碳和bct-碳的结构转变途径，发现石墨-bct转变的最低激活势垒。此外，由于其垂直的石墨烯状结构，bct-碳具有比金刚石更高的剪切强度。我们的研究结果提供了一个可能的解释通过冷压缩石墨的透明碳同素异形体的形成。我们还证实了这种同素异形体的硬度足以使金刚石开裂。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of Electric Double Layer Gating under High Pressure by the Development of Field-Effect Diamond Anvil Cell
我们发展了一种利用双电层晶体（EDLT）和金刚石压砧（DAC）相结合的方法来控制高压下各种材料中的载流子密度。在这项研究中，这种EDLT-DAC应用到Bi薄膜，在这里，我们报告的场效应在高压下的材料。我们的EDLT-DAC是一个很有前途的设备，探索未知的物理现象，如高转变温度超导（HTS）。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Equation of State, Stability, Anisotropy and Nonlinear Elasticity of Diamond-Cubic (ZB) Silicon by Phonon Imaging at High Pressure
金刚石砧盒中的实验声子成像被证明是一个足够的工具，以提取完整的一套弹性常数的单晶硅的ZB $\rightarrow β-$ Sn转变（10 GPa）。与通常所承认的相反，我们证明了应变能量密度的发展不能停止，对于硅，在包含三阶弹性常数的条款。非线性弹性，各向异性和压力引起的力学稳定性的立方硅结构的程度，从而重新审视和研究更详细。
2010-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The nitrogen-vacancy colour centre in diamond
金刚石中的氮空位色心（NV色心）是涌现量子技术（包括量子精密测量、信息处理和通信）以及各种纳米技术（如生物和亚衍射极限成像）和量子力学中纠缠测试的重要物理系统。鉴于现有和潜在的应用以及近50年的NV研究，人们会期望该中心的物理学得到很好的理解，然而，NV中心的研究已被证明具有挑战性，许多早期的断言现在被认为是错误的，许多剩余的问题尚未解决。这篇评论是第一次，关键的经验和从头计算的结果已被提取从广泛的NV文献和组装成一个一致的图片目前的理解中心。因此，确定了有关NV中心的关键未决问题，并审查了解决这些问题的可能途径。
2013-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced superconductivity in SnSb2Te4
报道了一种新的相变材料SnSb_2Te_4超导体的发现。SnSb2Te4的单晶使用常规的熔融生长方法生长。压力下的样品电阻测量使用原来设计的金刚石砧电池与硼掺杂的金刚石电极。电阻的压力依赖性已被测量到高达32.6 GPa。SnSb2Te4在8.1GPa下于2.1K（Tconset）出现超导转变，并随着压力的增加而进一步升高，在32.6GPa下达到最高起始转变温度7.4K。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Pressure, stress, and strain distribution in the double-stage diamond anvil cell
两种设计的双级金刚石压砧单元（DAC）已组装和测试。我们使用一个标准的对称DAC作为第一阶段和CVD微砧加工的聚焦离子束-作为第二。我们评估的压力，应力和应变分布在Au和Fe-Au样品，以及在二次砧使用同步辐射X射线衍射与微聚焦光束。最大压力为240 GPa，达到独立的第一阶段砧底尺寸。我们发现，由第二阶段砧产生的应力场是典型的传统DAC实验。达到的最大压力是有限的应变发展中的第二砧和杯状的第一阶段金刚石砧在所提出的实验设计。此外，我们的实验表明，在不牺牲第一阶段金刚石砧的情况下，可以达到几兆巴的压力。
2015-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.geo-ph
Diamond and $β$-tin structures of Si studied with quantum Monte Carlo calculations
我们用扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法研究了硅中金刚石到$β$ -tin结构的压致相变。计算采用赝势技术和系统改进的B样条基组。我们表明，为了实现1 GPa的精度在过渡压力的非抵消误差的能量的两种结构必须减少到30毫电子伏/原子。对系统尺寸误差、非局部赝势误差、基集不完整性误差和其他误差源的广泛测试表明，所有这些误差加在一起可以降低到远低于30 meV/atom。计算出的DMC转变压力比公认的实验值范围高出约3-4 GPa，我们认为这种差异可能是由于DMC技术中固有的固定节点误差。
2004-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Grain-boundary-mediated kinetic arrest in graphite-to-diamond transformation
University of Oxford（牛津大学）
研究石墨向金刚石转变在HPHT下的变异性，通过分子动力学模拟发现前驱体晶粒结构控制转变途径，晶界影响成核与生长，确定结构异质性为控制参数，前驱体结晶度可调控转变途径。
2026-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz time-domain spectroscopy of materials under high pressure in a diamond anvil cell
本文结合宽带太赫兹时域光谱、金刚石压砧和低温恒温器，实现了高压低温下材料太赫兹测量，提出新分析方法并验证了压力依赖参数提取及时间分辨测量。
2025-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of the ground state spin of the NV- center in diamond: II. Spin solutions, time-evolution, relaxation and inhomogeneous dephasing
金刚石中带负电荷的氮空位中心的基态自旋在量子精密测量和固态量子信息处理中有许多令人兴奋的应用，包括磁力测量、电学测量、量子存储和量子光网络。这些应用中的每一个都涉及自旋与电场、磁场和应变场的相互作用，然而，迄今为止，还没有自旋与这些场相互作用的详细模型，也没有理解这些场如何影响自旋的时间演化及其弛豫和非均匀退相。本文首次给出了任意给定电磁应变场组态下自旋的一般解，并考察了场对自旋演化的影响。因此，这项工作提供了必要的理论工具，精确控制和建模这种显着的自旋在其当前和未来的应用。
2011-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous measurement of pressure evolution of crystal structure and superconductivity in FeSe0.92 using designer diamonds
在44 GPa和4K的压力下，用自制的金刚石压砧在同步辐射源上对PbO型α-FeSe_（0.92）化合物进行了高压X射线衍射和电阻测量。在室温下，在11 GPa下观察到从四方晶系（P4/nmm）相到正交晶系（Pbnm）相的结构相变，Pbnm相持续到74 GPa。超导转变温度（TC）随压力迅速升高，在6 GPa时达到最大值28 K，在较高压力时降低，在14.6GPa时完全消失。在低温下同时进行的压力相关的X射线衍射和电阻测量表明，超导性仅存在于α-FeSe 0.92的低压正交相（Cmma）中。当在TC附近的10 K下增加压力时，晶相从正交（Cmma）和六方（P63/mmc）的混合物变为高压正交（Pbnm）相，其中TC在6.4 GPa附近是最大的。
2012-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Thermodynamic aspects of materials' hardness: prediction of novel superhard high-pressure phases
在目前的工作中，我们已经提出了一种方法，可以很容易地估计已知的或假设的固相的吉布斯原子化能的元素和相应的共价半径的数据的硬度和体积模量。研究表明，化合物的硬度和体积模量与其热力学和结构性质密切相关。所提出的方法可以用于大量的化合物与各种类型的化学键和结构;此外，硬度的温度依赖性可以计算，已执行的金刚石和立方氮化硼。最近合成的超硬类金刚石BC 5证明了这种方法的正确性。据预测，可以在高压和高温下合成的B2 O3、类金刚石硼、BCx和COx的假设形式应该具有极高的硬度。
2011-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Metastable Carbon at Extreme Conditions
极端条件下的碳是深入科学探究的焦点，因为它对于惯性约束聚变实验的应用和理解富碳系外行星的内部结构非常重要。在最近的动态压缩实验中发现了金刚石在超高压下的极端亚稳性。这项工作解决了一个重要的问题，其他竞争性亚稳碳相的存在，可能会观察到在冲击实验。发现金刚石多型体，具有混合的立方和六方金刚石堆叠平面的碳晶体，是在100和1，000GPa之间的压力下与立方金刚石在能量上竞争的唯一亚稳碳晶体相。高于1 TPa，没有亚稳相被发现是有力的竞争与结晶稳定的BC 8和简单的立方相。低焓金刚石多型体的存在表明，它们可能是冲击波加载金刚石时出现的碳亚稳相的候选者。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Probing local pressure environment in anvil cells with nitrogen vacancy (NV-) centers in diamond
通过对高压下物质的研究，人们常常有重大发现。压力环境的条件对于实验结果的解释是重要的。由于压力单元内部的各种限制，与压力环境相关的详细信息，例如压力分布，可能难以通过实验获得。本文以金刚石颗粒中的NV心为传感器，研究了不同实验条件下压力介质内部的压力分布。这些研究不仅显示了良好的空间分辨率，宽的温度和压力工作范围，现有的压力传感器设计与新方法的兼容性，而且还证明了使用这些传感器测量的有用性，因为压力分布对各种因素敏感。该方法和结果将有益于材料研究和流体动力学中的相变等许多学科。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
AC sensing using nitrogen vacancy centers in a diamond anvil cell up to 6 GPa
金刚石中的氮空位色心作为静态和动态磁场、电场、应变和热场的量子传感器引起了广泛的关注，特别是在金刚石压砧单元中的压力下的量子传感方面具有吸引力。基于光学的核磁共振在大于几个GPa的压力下是可能的，并且提供了对传统的基于法拉第感应的检测的有吸引力的替代方案。在这里，我们提出了交流传感的结果，并证明同步读出高达6 GPa，但发现，由于样品空间内的微波场和压力的不均匀性的灵敏度降低。这些实验使在高压下的纳升样品体积的全光学高分辨率磁共振的可能性。
2021-10-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Etching of Photon Energy into Binding Energy in Depositing Carbon Films at Different Chamber Pressures
本文研究热丝化学气相沉积中腔室压力对碳膜沉积的影响，发现压力变化通过改变气体活化、碰撞及原子氢对光子的刻蚀作用，调控碳原子向石墨态或金刚石态转变，从而影响碳膜形貌、结构和生长速率。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
A new compact symmetric rotational diamond anvil cell for in situ high-pressure-torsion studies
针对现有旋转金刚石对顶砧在高压扭转原位研究中的几何限制，设计了一种新型紧凑对称装置，通过对称角开口和短工作距离，提高了晶体学取向分布函数和晶格应变测量的可靠性。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Calibration of manganin pressure gauge for diamond-anvil cells
针对程控金刚石压砧无法使用红宝石标度连续校准的问题，提出基于四探针电阻率测量的锰铜压力计，在0-30 GPa内线性良好且经铋标准验证，实现了压电驱动压砧的连续压力监测。
2021-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The negatively charged nitrogen-vacancy centre in diamond: the electronic solution
带负电荷的氮空位中心是金刚石中的独特缺陷，其具有非常适合于许多应用的性质，包括量子信息处理、量子精密测量和生物标记。虽然该中心的独特属性已被广泛记录和利用，但尚未实现对该中心物理特性的详细了解。事实上，关于中心的电子结构仍然存在一些争论点，例如暗中间单重态的排序。没有一个健全的模型，该中心的电子结构，了解系统的独特的动力学性质不能有效地进展。在这项工作中，分子模型的缺陷中心是充分发展，提供一个自洽的模型的完整的电子结构的中心。该模型的应用，以描述电，磁和应变相互作用的影响，以及该中心的精细结构随温度的变化，提供了一个宝贵的工具，那些研究该中心和设计未来的经验和从头研究这一重要缺陷的一种手段。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Theory of the ground state spin of the NV- center in diamond: I. Fine structure, hyperfine structure, and interactions with electric, magnetic and strain fields
金刚石中带负电荷的氮空位中心的基态自旋已经成为量子精密测量和固态量子信息处理中新前沿最近快速扩展的平台。在环境条件下，自旋已被证明是一种高精度的磁场和电场传感器以及能够与附近的核自旋和电子自旋耦合的固态量子比特。然而，尽管有许多杰出的证明，自旋的理论还没有完全发展，目前还没有彻底解释它的许多性质，如电子g因子的各向异性和斯塔克效应和应变分裂的存在。在这项工作中，基态自旋的理论是第一次充分发展的中心，以提供详细的解释自旋的精细和超精细结构及其与电场，磁场和应变场的相互作用的分子轨道理论。
2011-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Tunable Photonic Band Gaps in an Entropic Colloidal Crystal
采用金刚石结构的材料在原子和胶体系统中具有有用的特性，并且是在可能具有光子带隙的胶体中合成的流行目标。钻石结构的理想光子特性为可重构物质提供了一个有趣的机会：我们能否创造一种能够可逆地切换到钻石结构和从钻石结构切换的胶体晶体？从金刚石形成原子系统的高压转变中汲取灵感，我们设计了一个多面体形状的颗粒系统，该系统在小的压力变化时从金刚石转变为四金刚石衍生物。或者，可以通过原位改变颗粒的形状来触发转变。我们建议，过渡提供了一个可逆的重新配置过程的一个潜在的新的胶体材料，并绘制这种过渡和相行为的原子过渡，我们从中得到灵感之间的相似之处。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High-pressure synthesis of quantum magnet M-YbTaO4 with a stretched diamond lattice
University of Cambridge（剑桥大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）
高压合成量子磁体M-YbTaO4，其自旋1/2离子排列在伸展钻石晶格中，通过高压制备稳定固溶体，且体磁性质对Nb/Ta比例和退火条件不敏感。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Minimal graphene thickness for wear protection of diamond
我们通过分子动力学模拟表明，石墨烯是一种优良的金刚石涂层。通过在金刚石板之间设置至少两个石墨烯层，可以防止金刚石在压力下滑动时转变为无定形碳，从而使这种材料组合适用于新涂层以及微机电和纳米机电设备。金刚石表面上的晶界、空位和吸附原子不会改变这种情况，而石墨烯层之间的反应性吸附物可能具有不利影响。我们的研究结果可以解释的层状材料的性质，其中弱层间键合的压力下演变成一个强大的层间排斥。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced diamond to beta-tin transition in bulk silicon: a near-exact quantum Monte Carlo study
硅中从金刚石到β-锡的压力诱导结构相变是对理论总能量方法的极好检验。转变压力提供了两相（一个是半导体，另一个是半金属）之间微小相对能量变化的灵敏测量。在实验上，转变压力是很好的特点。密度函数的结果并不令人满意。即使是通常更精确的扩散蒙特卡罗方法也显示出明显的固定节点误差。我们使用最近开发的无相位相干场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法来计算在两个阶段的相对能量差。在这种方法中，除了无相约束引起的误差之外，所有的误差都可以被系统地控制并驱动到零。在这两个结构阶段中，我们能够通过对小型超级电池进行精确的无约束AFQMC计算来基准无相位约束的误差。两者之间的比较表明，由于无相约束的绝对总能量的系统误差是在0.5 mHa/原子。与这些内部基准一致，由无相位AFQMC从大型超级单体获得的转变压力与实验非常一致。
2009-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
