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       理论模型预测了，在极端压力和温度条件下，材料非常不寻常的结构和特性。迄今为止，超高压实验的技术复杂性和材料分析的原位方法的缺乏，都阻碍了它们在200 GPa以上的合成和研究。

       在此，来自德国拜罗伊特大学的Leonid Dubrovinsky和瑞典林雪平大学的Igor A. Abrikosov等研究者报道了一种方法，该方法开发用于在激光加热的TPa模式下进行的静态压缩实验。相关论文以题为“Materials synthesis at terapascal static pressures”于2022年05月11日发表在Nature上。

       物质的状态，受到化学成分和外部参数(如压力和温度)的变化的强烈影响，从而使材料性能得以调整。由此产生的各种现象，与广泛的科学学科和技术应用有关，从对宇宙的基本理解到高级材料的定向设计。众所周知，压缩有助于金属到绝缘体的过渡，超导性和新的物质超态。

       近年来，金刚石压腔实验技术的发展，特别是双级环面金刚石顶锤单元(dsDACs和tDACs)的发明，使材料合成和高、超高压下结构性能关系的研究取得了突破性进展。最近的例子是发现了一种新的氮同素异形体bp-N，它解决了人们对氮族元素高压行为的理解中的一个难题，以及大量新型过渡金属氮化物和聚氮化物的合成，包括金属无机框架，这是一类新的化合物，在兆巴压缩下具有开放多孔结构。

       由于研究者在产生数兆巴的压力和在超高压下单晶X射线衍射(XRD)方面的专业知识的协同作用，使得解决和细化固体的晶体结构成为可能，这些固体可直接由激光加热的传统DACs中的元素在高达2兆巴的压力下合成。由于高压高温合成，已经成为一种成熟的材料发现技术，将调查扩展到TPa区域一直是人们所期望的。

       为此，研究者报告了一种高压高温合成实验的方法，它将高压结晶学的限制扩展到TPA范围。为了达到预期的压力，研究者结合了环形和双级顶砧设计。在激光加热的dsDAC中，在Re-N体系中进行了三次不同的实验，合成了铼氮合金和氮化铼Re7N3。研究者利用单晶XRD原位对其进行了完整的结构和化学表征。

       研究者用这种方法，在激光加热的双级金刚石顶砧单元中，实现了压力约为600和900吉帕斯卡，获得了铼氮合金，并合成了氮化铼Re7N3，正如理论分析表明，只有在极端压缩下才稳定。

图3. Re7N3的生成焓

       数兆巴以上的压力，长期以来一直被认为对材料的化学和物理有深远的影响，并导致具有奇异晶体结构相的形成。在这项工作中，研究者已经证明，在高达600 GPa的压力下，在激光加热的dsDAC中可以合成新的化合物，并且它们的结构可以在原位被解析。通过将高压合成和结构研究的实验领域扩展到TPa范围，该工作为新材料的发现和新物理现象的观察铺平了道路。

       文献信息：

       Dubrovinsky, L., Khandarkhaeva, S., Fedotenko, T. et al. Materials synthesis at terapascal static pressures. Nature 605, 274–278 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04550-2