Multienclumes : Différence entre versions
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| − | *En 1946, l’américain Percy W. Bridgman (1882-1961) recevra le prix Nobel de physique grâce à ses travaux sur les hautes pressions. Son « piston-cylindre » présente une enceinte de confinement percée d’un trou cylindrique dans lequel est placé l’échantillon comprimé entre deux pistons. Seulement, son invention rencontre des limites… comme nous l’avons dit auparavant la pression dépend de la force que l’on est capable d’exercer, limitée par la résistance des matériaux employés. Le carbure de tungstène sera ainsi rapidement utilisé : il pourra supporter jusqu’à 5 GPa. | + | *En 1946, l’américain Percy W. Bridgman (1882-1961) recevra le prix Nobel de physique grâce à ses travaux sur les hautes pressions. Son « piston-cylindre » présente une enceinte de confinement percée d’un trou cylindrique dans lequel est placé l’échantillon comprimé entre deux pistons. Seulement, son invention rencontre des limites… comme nous l’avons dit auparavant la pression dépend de la force que l’on est capable d’exercer, limitée par la résistance des matériaux employés. Le carbure de [[tungstène]] sera ainsi rapidement utilisé : il pourra supporter jusqu’à 5 GPa. |
| − | *Apparaîtra ensuite la presse "Belt", dans laquelle l'échantillon est situé dans un anneau de confinement, élaborée par l'équipe de Hall, elle permet d'atteindre les 10 GPa et les | + | *Apparaîtra ensuite la presse "Belt", dans laquelle l'échantillon est situé dans un anneau de confinement, élaborée par l'équipe de Hall, elle permet d'atteindre les 10 GPa et les 2 500°C ! Ainsi aura lieu la première synthèse de [[diamant]] en 1954. |
*Hall continuera ses recherches à l'élaboration de ces presses et développera un nouveau dispositif : la presse à multienclumes. Il augmente la force subie par l'échantillon en l'exerçant sur chacunes de ses facettes, la mise en œuvre se fait à l'aide de 4 ou 6 pistons. | *Hall continuera ses recherches à l'élaboration de ces presses et développera un nouveau dispositif : la presse à multienclumes. Il augmente la force subie par l'échantillon en l'exerçant sur chacunes de ses facettes, la mise en œuvre se fait à l'aide de 4 ou 6 pistons. | ||
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Version du 7 février 2010 à 17:32
MULTIENCLUMES
En minéralogie, il existe deux conditions clés à la synthétisation d’un minéral : température et pression température et pression. Ce dernier paramètre physique tente d’être maîtrisé au sein des laboratoires afin de découvrir la composition minéralogique qui règne au plus profond de notre planète. Seulement, reproduire les pressions du manteau n’a pas toujours été une affaire facile…
Pour référence, sachez que la pression atmosphérique ordinaire est de 1 bar (=105Pascal) ; au fond des océans les plus profonds on arrive à atteindre les 1 000 bars. Cependant, nous sommes encore loin des 360 GPa qui règnent au centre de la Terre…
Enorme défi lancé à la communauté scientifique que celui de réussir à atteindre ces pressions…
Dans cet article nous présenterons, dans l’ordre chronologique, les différentes techniques mises au point par les scientifiques du monde entier.
Petit rappel :
P = F / S
- P = pression
- F = force exercée sur une surface donnée (en Newton)
- S = surface (en m2)
Donc afin d’augmenter la pression, soit l’on augmente la force exercée sur l’échantillon, soit l’on diminue la surface exposée à la force.
HISTORIQUE
- En 1946, l’américain Percy W. Bridgman (1882-1961) recevra le prix Nobel de physique grâce à ses travaux sur les hautes pressions. Son « piston-cylindre » présente une enceinte de confinement percée d’un trou cylindrique dans lequel est placé l’échantillon comprimé entre deux pistons. Seulement, son invention rencontre des limites… comme nous l’avons dit auparavant la pression dépend de la force que l’on est capable d’exercer, limitée par la résistance des matériaux employés. Le carbure de tungstène sera ainsi rapidement utilisé : il pourra supporter jusqu’à 5 GPa.
- Apparaîtra ensuite la presse "Belt", dans laquelle l'échantillon est situé dans un anneau de confinement, élaborée par l'équipe de Hall, elle permet d'atteindre les 10 GPa et les 2 500°C ! Ainsi aura lieu la première synthèse de diamant en 1954.
- Hall continuera ses recherches à l'élaboration de ces presses et développera un nouveau dispositif : la presse à multienclumes. Il augmente la force subie par l'échantillon en l'exerçant sur chacunes de ses facettes, la mise en œuvre se fait à l'aide de 4 ou 6 pistons.
- Les équipes japonaises joueront également un grand rôle dans cette course aux grandes pressions et étendront les capacités des presses à multienclumes. Désormais un octaèdre est comprimé par 8 cubes de carbure de tungstène, l'on atteint de la sorte 25 GPa (soit la pression qui existe à environ -700 km de profondeur).
- 700 km ... cela laisse une grande partie du globe inexplorée... Aussi, pour palier à cette limite, le National Bureau of Standards développera l'un des outils les plus puissants de la géophysique : la cellule à enclumes de diamant (CED).
Le principe ? Celui de Brigman... et oui ! seulement en sélectionnant le matériau le plus solide, soit le diamant ... et réduisez la taille de surface afin d'élever de nouveau la pression produite. Désormais, grâce à ce principe nous atteignons les 300 GPa, soit une profondeur de 4 600 km !
