Introduction
前世紀の初めに、高い静水圧下での凝縮物質のパーシー·ブリッジマンの特徴で実験するので、高圧物理学の分野は急速に進化してきました1。興味深い現象が多数、数GPaの2の圧力下で発生することが知られている。また、高圧力に凝縮された物質系の応答は、私達に彼らの電子基底状態と励起状態3,4について多くのことを教えてくれました。
残念ながら、ギガパスカルの圧力で凝縮物質の電子特性の調査のための技術は、X線や道5をリードして直流抵抗測定値と、まれである。具体的には、電子スピン（ESR）または核磁気共鳴（NMR）実験を有する電子または核磁気モーメントの検出は、一つからの信号を取得する必要がある典型的な高圧アンビル細胞で実装することはほとんど不可能であることがバインドされている小さなV吐出量アンビルとシールガスケットによって安置。
いくつかのグループは、複雑な構成を使用することによって、この問題を解決するために、アンビル6の側面に沿って巻か例えば、2つのスプリットペアの無線周波数（RF）コイルを試してみました。シングルまたはダブルループヘアピン共振器7,8;あるいは分割レニウムガスケットRFピックアップコイル9として、 図1を参照残念ながら、これらのアプローチは依然として大きいと実験的なアプリケーションを制限する、低い信号対雑音比（SNR）を患っ-例えば1γ核H 10。 15 -興味のある読者は、他の高圧共振タンク回路実験11と呼ぶことができる。 PravicaとSilveraの16は、水素のオルソ-パラ変換を研究し12.8 GPaで、とのNMRについてアンビルセル内に達成された最高圧力を報告している。
NMRを適用することに大きな関心を持つ量子固体の特性を研究するために、当社グループは、同様に、高圧で入手可能なNMRを持つことに興味を持っていた。最後に、2009年にそれが共振する無線周波数（RF）、マイクロコイルは、サンプル17を囲む高圧キャビティ内に直接配置されている場合、セルNMRアンビル高感度が実際に可能であることを実証することができた。そのようなアプローチでは、NMR感度の粉末試料に17 O NMR、例えばさらに困難NMR実験を可能とし、（RFコイルの充填率に主に起因する劇的な増加）が桁違いに改善される最大7 GPaの18の高温超伝導体。これらの物質の超伝導を大幅に圧力を加えることによって増幅することができる、それが支配するプロセスへの基本的な洞察力を約束するローカル電子プローブで、このプロセスに従うことができるようになりました。高圧下でのNMRの力のための別の例はbelievが何であったかから現れた- 単純なアルミニウム金属が導入された新しいアンビルセルNMRを試験するために、最もよく知られている材料の一つは、測定したルーチン参照実験ようにするエド圧力が増加すると、一つの自由電子システムに期待するものからNMRシフトの予想外のずれが発見された。増大した圧力下でも、実験を繰り返し、新しい結果が実際に信頼できることを示した。最後に、バンド構造の計算と、それは、結果が数年前に、計算能力が低い場合、計算により検出することができなかったアルミニウムのフェルミ面の位相遷移の現れであることが判明した。周囲条件への調査結果の外挿は、ほとんどどこでも使用され、この金属の性質は、この特殊な電子状態の影響を受けていることを示した。
異なるアプリケーションの数を追求するために特別に設計されたアンビルセル（前の細胞がCavendから輸入されていたISH研究室およびNMR用に改造）が開発されている。現在、使用される自作シャーシは800ミクロンのキューレット6H-SiCのアンビルのペアを使用して25 GPaの最大圧力に到達することができる。 NMR実験は成功し、これまでに、10.1 GPaの最大行った。この新しい細胞のNMR性能は19優れていることが示された。主な成分は、約800MPaで20の降伏強さを提供する、超低格子間レベル（グレード23）でチタンアルミ（6）-Vanadium（4）である。 、その非磁気的性質（磁化率χは約5ppmである）には、アンビルセルシャーシを十分に材料である。導入された細胞（すべて自作アンビルセル設計の概要については図2を参照）の全体寸法は、通常の標準穴のNMR磁石に収まるほど小さいです。高さのみ20ミリメートル、直径17ミリメートルの最小設計、LAC-TM1も、典型的な小、コールドボア磁石（30ミリ口径）に適合します。 L著者らは、設計された最新のシャーシですAC-TM2は、内部圧力で取り付け（青写真の円滑な制御を可能に、圧力駆動機構として（セルシャーシと同じ合金で作られた）4本のM4六角皿穴付きボルトを使用しています補足を参照）。
典型的には、ダイヤモンドアンビルは100 GPaで上記の最高圧力を生成するために使用されている。徐とマオ21 - 23はモアッサナイトアンビル約60 GPaでの圧力まで、高圧研究の費用効果的な代替手段を提供することを実証した。したがって、モアッサナイトアンビル導入GPaでのNMRのアプローチのために使用した。最良の結果は、チャールズ＆Colvardのアンビル部門からカスタマイズされた、大コーン6H-SiCのアンビルで達成された。これらの細胞では、10.1 GPaで最大の圧力のために、800ミクロンのキューレットアンビルの使用は非常に良好なNMR感度が低下することが見出された。比較のために、リーらは 、1 H NMのための1のSNRを報告水道水のR、導入されたマイクロコイルアプローチのSNRであってもいくらか低い磁場で、その体積の7分の1のために25の値を示した。
高感度アンビルセルNMRに対するこの新しいアプローチでは1は、現代の物質の物理と化学にエキサイティングな新しい洞察を約束する多くのアプリケーションを追求することができます。一つは小さいキューレットサイズを要求する非常に高い圧力に関心がある場合は、いつものように、感度、解像度、最終的に、特に、NMRの適用を制限する。そして、1だけでなく、あっても小さくRFコイルとセル設計を最適化するだけでなく、核分極を増加させる方法を考える。
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Protocol
6H-SiCの大型コーンベーラー型アンビルの1。取付け·整列
- 取り付けツールのピストンとXYプレートを固定し、シーティングエリアにベーラー型アンビルを挿入します。
- 各アンビルがバッキングプレートにしっかりと座っていることを確認します。
- エポキシ樹脂を使用して、（ 例えば 、スタイキャスト1266）、自分の席の両方にアンビルを接着。室温で12時間、または2時間炉内で65ºCの治療法。
- 十分なアンビルの位置合わせのため、バッキングプレートを合わせ、両アンビルの平行度を監視するために、M1のセットねじを使用してください。アンビルが非平行であることが判明した場合、エポキシ樹脂を除去し、1.2点で再始動。
2ガスケットの準備
- アニールしたCu-Beのチップにドリル1mmの穴の真鍮のガイドピン用（重量％銅98は、2重量％、0.5ミリメートルの厚さ）。
- GUIDとして機能するように、アンビルに沿って分布されている穴の中に直径1mmの非絶縁銅線の三長さ5mmの部分を挿入するのCu-必ずガスケットのE端子です。
- ガイドピンと細胞体の間に適切なアースを確認してください。典型的には、約0.1ΩのDC抵抗が望まれている。導電性銀に少量を適用して改善します。
- モアッサナイトアンビルの上のCu-必ずチップを置き、セルを閉じます。
- 油圧プレスを用いて、最大化され、作業の安定性のためにキューレット直径の約8分の 1にガスケットを加圧する。ノギスを使用して、インデントの実際の厚さを監視します。
- くぼみの中央に適切な直径（キューレット直径の2分の1）の穴を開けます。
- 事前インデントガスケットに2チャンネルを彫る。チャンネルは、マイクロコイルの18μmの銅線を収容するのに十分な深さでなければならない。
- 炉内の2から3時間、617 Kで準備されたガスケットを硬化させる。
3。準備とマイクロコイルのロード中
- 1ミリメートル銅線ANの部分を使用ピストンのフィードスルーに通しますdが。エポキシ樹脂と銅線を修正し、ステップ1.3に合わせて治す。
- 千枚通しを選択してください（材料のリストを参照のこと）、マイクロコイル用の所望の直径を有しており、回転可能なチャック一対のジョーとの間でそれを修正した。
- 接着剤（SCBからたとえば 、ワニスで、材料のリストを参照のこと）18μmの銅線の一端をチャック爪の上に、もう一方の端を保持し、ワイヤが千枚通しの上に巻かれるように、チャック爪を回転させながら。
- マイクロコイルが所望の形状である場合だけでなく、接着剤の上に線のもう一方の端を固定します。
- 巻線の上に少量を適用することにより、コイルを固定するために、希釈したワニスを使用してください。
- テフロンテープを使用して、千枚通しから慎重にコイルを取り外します。
- ガスケットのチャネルにおいて、任意の添加なしに、いくつかのエポキシ樹脂（ポイント1.3参照）を配置します。
- 試料室の内部にマイクロコイルを配置し、チャネル内にリードを固定します。
- EPOXを治すyの樹脂項1.3に進む。
- ガイドピンに熱線や他に、マイクロコイルのリード線をハンダ付けします。
- 各ジャンクションの上にいくつかの銀導電性ペーストを追加します。硬化は、通常、数分かかります。
- エポキシ樹脂に少量の両方の接合部をシール。
- ステップ1.3のエポキシを治す。
- さて、すべてのステップの後に、コイルの直流抵抗を確認。
- マイクロコイルのサンプルを配置します。不要な物理的な接触は、コイルを破壊する可能性があることに注意してください。
- 圧力校正用試料に微細に粉砕ルビーパウダーを追加します。
- 最後に、適切な圧力媒体と試料室をあふれさせる。 9 GPaで最大に近い静力学条件を確保するためにパラフィン油を使用してください。
- 慎重にセルを閉じます。
4。適用と圧力を監視する
- 最初は、少しM3六角皿ネジを締めます。
- 加圧のために万力で細胞を固定する。さて、締め二つの対向するねじペアワイズ。
- 適切なセルホルダーに加圧されたセルを配置します。
- レーザビームが試料室に到達するように、セルの位置を調整する。
- レーザービームでルビー粉末を集中する微動テーブルを使用してください。
- 対応する分光器ソフトウェアを使用してルビーフォトルミネッセンススペクトルを監視します。
- ルビーR1とR2の線の観測されたスペクトルシフトからのサンプルキャビティ内の実際の圧力を抽出します。
- NMR測定が開始される前に、少なくとも12時間、加圧されたセルを平衡化する。
5。実行NMR実験
- 典型的なNMRプローブに圧力セルをマウントします。機械的なワークショップに適切な細胞ホルダーを製造しています。
- プローブに熱線をハンダ付けします。セルとプローブの間の適切な電気的接触を確認してください。
- さて、標準的なNMR実験を行う。マイクロコイルは版であるという事実に注意を引く適用される高周波電力に敏感でのy。
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Representative Results
図3は、典型的なNMRプローブの上に完全に組み立て圧力セル、配線、実装がどのように見えるかを示しています。以下では、いくつかの実験では、導入された技術の利点と限界についての概観を収集するために、読者を有効にする必要がありますどの審査されます。
高圧NMRについて図1さまざまなアプローチ：アンビル脇腹だけでなく、ベルターニらからレニウムガスケットを包含する、（A）スプリットペアコイル。 Lee らから（ベルターニら 4。著作権1992年から権限で再現、AIP出版LLC。）（B）髪ピン共振器。 （パーミッションLee らに再現。6。著作権1992、AIP出版LLC。）（C）Pravica ら 。この方法を導入しました無線周波数ピックアップコイルとして一緒に1ターンカバーインダクタとスプリットガスケットを使用した。 （Pravica らからアクセス許可を得て複製。7） この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
NMRについては図2の各種高圧アンビルセル設計：すべての設計されたセルシャーシには、平面的な調節可能な円錐形のアンビルバッキングプレートを除き、さらにアンビルのアライメント機構がない単純なピストンシリンダーセットアップで構成されています。円筒形セルTM0とTM1は、適切な配向がその対称軸に沿って細胞を回転させることによって達成することができる単結晶のNMR調査に特に適している。すべてのシャーシ全体の寸法は、それらを可能にする、40ミリメートルを超えない標準的な広口径のNMR磁石に用いられる。最小の設計寸法（TM1）はそれも小口径の磁石（全体寸法20ミリメートル×18 mm）のために使用することができます。
図3は、伝達媒体液体ガリウム試料、ルビー粉末と圧力を充填した4ターンの微小コイルを高圧領域の（A）写真（B）自作NMRプローブにLAC-TM1をマウント。 （C）高圧領域にマイクロコイルを接続するプローブの概略配線、また29を参照してください。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
I）10.1 GPaでのアルミニウム粉末までの27アルNMR
最初の実験は、広くデ·ハース·ファンアルフェンの測定26のために使用されたケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所からのベリリウム銅のダイヤモンドアンビルセル設計を用いて行った。セルは、ライプツィヒの高感度NMR実験のために準備し、その代表的な結果を以下に説明する。
実験の最初のセットは、適切な参照化合物であると考えられていた金属アルミニウムの調査に関係する。二つの異なるアンビルセルは、使用GPaで4.2までの圧力が1,000以下のキューレット径のアンビルを備えており、10.1までの圧力のために800ミクロンculetsのアンビルとし、GPaで。対応するマイクロコイルは、それぞれ、1ミリメートルと0.8ミリメートルのキューレットアンビルのために、10回転（直径300μm）とソレノイド、9ターン（直径200μm）であった。絶縁されたCu配線の直径は15μmであった。圧力セルが細かく破砕アルミニウム粉末（純度3N、325メッシュ）と圧力センサとしての小さなルビーチップを装填した。メディアの圧力伝達として、ダフネ7373グリセリンは、少なくとも5 GPaの27までの静水圧条件を提供、使用された。 NMR測定は、（フィールドに依存する測定値が線の広がりメカニズムを調査するために必要であった）を室温で7.03 T、11.75 T、および17.6 Tの磁場が実施された。共振回路の品質係数Qは、約16全セルであった。章動実験で、π/ 2パルス長は、約1ワットの平均RFパルス電源で約2マイクロ秒であると決定された。これらのパラメータは、共振MICR平均RF磁場の振幅B 1につながる約B 1 =π/（2γN Tπ/ 2）= 11ミリテスラ（27のAlの磁気回転比は6.98∙10 7 RADT -1秒-1である）のO-コイル。この推定値は理論値よりも小さい3の唯一の要因で、B 1 = [（μ0 QP）/（2ωV コイル ）]½= 35 mTであり、RF電力のほとんどは実際にAlの共鳴および良好な感度を駆動することを示す検出のためにも、期待できる。例えば、6.3 GPaので1024の信号が十分にスペクトルを与えるために蓄積した。約50ミリ秒のパルス繰り返し時間は、総測定時間は、スペクトルごとに約1分であった。シフトは、水性のAlCl 3のサンプルを基準とした。
金属アルミニウムp上の図4。27アルNMRより古い：（C）は自由誘導が11.74の磁界ので減衰を記録;観察された全線幅（赤い四角）は10.1 GPaので145 ppmまで約77 ppmの最大から増加した（B）は （A）は10.1 GPaのにスペクトルを取得しT（青）、17.6 T（赤）と（緑）の両方との間の差、（D）得られたスピンは、異なるパルス間隔時間の間、高圧でエコー。マイスナーらから転載。図1。23 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
圧力が増加するにつれて、最も重要な結果は、自由電子の振る舞いからナイトシフト（常圧で1640 ppm）での予想外の偏差だった。後続のバンド構造計算が明らかになったように、これは、これまで知られていなかったフェルミ面のリフシッツ遷移によるものである。さらにunus高圧でのフィールドに依存しない線幅のUALの増加はまだ説明できないことが発見されました。これは、構造的に禁止さ四重極相互作用によって引き起こされ得るか、またはそれに起因近づいバン·ホーブ特異点への間接的な相互核磁気双極子カップリングの開始をシグナリングすることができる。代替的に、圧力勾配は、この知見の背後にあってもよいが、異なる送信メディアは、同様の結果を与え、線幅が立方構造から独立したフィールドだけずれているとの結果を説明することができるからである。
この例では、1つであっても定量的に続いて試験することができる情報は、最先端の計算の較正をもたらす、よく知られたシステムについての重要な詳細を学ぶことができることを示している。唯一のs様の電子が移動を支配するので、たとえば、私たちも、彼らはフェルミ面での変化への参加方法について学ぶ。
実験の第二のセットは、tの17 O NMRに関し、彼の高温超伝導体のYBa 2 Cuの4 O 8。これらの実験は、高感度アンビルセルNMRの発展の原動力であった。温度依存NMRシフトは、主にあっても、異なるドーピングレベルのため、このおよび他の超伝導体について知られている。これらのシステムはまだ完全には理解されていないので、、1はNMR信号をどのように影響するかを調査しながら、一つが変化することができる、手元の別の適切なパラメータを持つことに興味があります。それはこれらの系における17 OのNMR、電子スピン（なし軌道効果）によって支配されることが知られているので、圧力依存性の研究のために役立つ。ここでは、1ミリメートル（2 GPaの3）と0.8ミリメートル（4.2 GPaで6.3）を有するアンビルセルはモアッサナイトアンビルを使用したキューレット。マイクロコイルの寸法は、上述した金属アルミニウムの実験に使用したものと同様であった。サンプルは17 Oが濃縮されたが、粉末試料上のそのような実験はまだかなりCHALLです掃気。測定は、室温に85 Kの温度で11.75 Tの磁場で実施した。 NMR信号は、ハーン28をエコー累積して記録した。 RFパルスのパワーを変化させることによって、π/ 2およびπパルス持続時間は、それぞれ1.7マイクロ秒と3.4マイクロ秒であることが見出された。パルス分離は、典型的には30マイクロ秒であった。 RTで、Q因子は約12 B 1 -フィールドの予測値（43ミリテスラ）と良好に応じて、1 Wの平均RFパルス電源25 mTであった。通常の収集時間は、1のスペクトルでは約14時間であった。このかなり長い測定時間が比較的低いラーモア周波数と粉末試料における共鳴17 O核の数が少ないことに起因する。再び、これらの最初の実験は、非常にエキサイティングな結果を提供することが判明した。この物質（あるYBa 2 Cuの4 O 8）は先に、大規模なNMR実験のための「ショウジョウバエ」だった。それは、その化学量論的材料であるが、擬機能を示すそのように材料のこのクラスの特徴、それは理解されていない。圧力を加えることにより、シフトの温度依存性が大きく変化する。擬ギャップ機能は1つが他のシステムのためのドーピングレベルを増加させるとどうなるかと同様の圧力が上昇し、として徐々に消えます。その一つは、わずかに減少（それは周囲圧力信号の温度依存性を有する）、金属のように振る舞う第二成分がほとんどではない：さらに、非常に予想外、これは2つのシフト成分の変化によって起こることが見出された周囲圧力で見えますが、途方もなく圧力を用いて増幅し、6.4 GPaでの最高圧力のシフトを支配されている。
のYBa 2 Cuの4ページの図5。17 O NMR 6.4 GPaのアッパーパネルまでのO 8：110 Kで6.3 GPaの時に観察され17O NMRスペクトルは線幅が約1,500 ppmであった観察した。下段：記録された酸素NMRスペクトル。四季17 Oの信号があってもマイスナーらからの許可を得て、105および110 Kで転載、図2の間の温度で、より高い圧力で（平面、頂点とチェーン酸素に由来する）を同定することができた。24 拡大版を表示するには、ここをクリックしてくださいこの図の。
そのような見事な結果と著者らは自作の高感度アンビルセルデバイスの設計に深く関与することを決めた。
1.8 GPaので液体ガリウムII）69,71のGa-NMR
Inまたはより詳細に導入モアッサナイトアンビルセルの性能を定量化するデアは、液体ガリウムは、試験試料として選択した。液体ガリウム試料を5Nの純度レベルで得られた。マイクロコイルのローディングは、ガリウムの小片を液状化し、続いて、マイクロコイルにそれを充填することによって達成された。この報告書に示されたデータを得るためには、何同位強化サンプルは使用しなかった。 69 Ga及び71 Gaの同位体の天然存在度は十分であることが見出された。
ガリウムの液体状態は、2 GPaの最高高圧で存在している。したがって、非常に高感度、高分解能測定がこのシステム上で実施することができる。 図6は、RTおよび1.8 GPaの圧力でのいくつかの典型的69,71のGa-NMRスペクトルを示す。測定は、2 800ミクロンのキューレット6H-SiCのベーラー型アンビルを装備したアンビルセル、および200μmの内側の4ターンのマイクロコイルを用い11.74 Tの磁場で実施した直径が18μmの直径の銅線で作られた。 Q因子は約18 120.5 MHzおよび150.3 MHzであった。 π/ 2パルスの長さは約150 mWの平均RFパルスパワーで調べ、3マイクロ秒をそれぞれ69 Gaと71 Gaの、2マイクロ秒のように決定した。対応する磁場の振幅は、推定値とよく一致28ミリテスラ25ミリテスラであることが見出された。実験的には、信号対雑音比は、1MHzのノイズ帯域幅でのSNR（69 Ga）を= 0.8、SNR（71のGa）= 0.5であることが見出された。参考文献の計算に続いて。図19に示すように、予想されるSNRはそれぞれ、69 Gaおよび71 Gaのための1と1.2と計算された。これは、69 Gaおよび71 Gaのための唯一の4.6∙10 16 3 10 16∙共振核（マイクロコイルの充填率は約50％であった）のNMR信号に寄与していると推定された。
図6。69 Gaと1.8 GPaので液体ガリウムの71 GaのNMR NMR活性ガリウム核（青71のGa：赤69 Gaと）両方のNMRスペクトルを記録。室温で1.8 GPaの（メインフレーム）で。共鳴シフトは水性のGa（NO 3）溶液を用いて信号周波数を比較することによって得た。左側のインセット：150 mWの平均パルスパワーの両核のニューテーション実験から得られた結果。右側のインセット：πから得られたデータ- π/ 2反転回復実験この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図6の左側の挿入図は、パルス長を変化させた章動実験の典型的な結果を示している。 図6の右側の挿入図は、パルス間隔時間を増加させるためのπ-π/ 2反転回復実験で得られた観測信号強度の依存性を示す。単一指数法則を用いて、スピン-格子緩和率が1を R 1 69 = 1740秒-1であり、R 1 71 = 2020秒-1に決定したR。全てのスペクトルは、11.74 Tの磁場で計上され、500のスキャンの蓄積であるされた。これが十分にスペクトルのための唯一の3秒の総データ取得時間につながる（：RT≥5 / R 1のパルス繰り返し時間（RT）は関係で十分に選ばれました）。このデータの詳細な分析は、他の場所で説明する。
補足図LAC-TM2ピストンの1青写真。/www.jove.com/files/ftp_upload/52243/52243supfig1highres.jpg "ターゲット=" _ブランク」>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
補足図LAC-TM2シェルの2青写真。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
補足図LAC-TM2 XYの3青写真。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
ギガパスカルの圧力で、NMRを実行するための新しい有望な方法が説明されました。この方法は、その優れた感度及び解像度にNMR実験の幅広い種類への扉を開く。それにもかかわらず、プロトコルの項に記載されているいくつかのステップは、実験の結果に重要である。特に、マイクロコイルの準備およびCu-必ずガスケットでの固定は非常に困難であり、ある程度の経験が必要です。以下では、いくつかの重要なヒントは、技術を最初に成功したアプリケーションを支援すべき、与えられている。
すべての提示されたデータは、固体NMRアプリケーションのための商業アポロまたはブルカーNMR分光計を用いて得た。磁石は7.03から標準のNMR実験のために使用さ17.6 T.簡易自作NMRプローブはアンビルセルを保持するために改良された範囲の磁界が、標準の広口径のBruker磁石であった。
LAC-TM2のセルシャーシべき補足で与えられた青写真に従って製造する。特別な注意は、クリアランスの任意の種類を避けるためにピストンと、セルのシェルにおけるその対応するダクトの製造に支払わなければならない。典型的には、優れた10μm未満の精度が荷重下で圧力細胞の十分な作業安定性を確保することが望まれる。良いマシンショップでは0.01〜0.015ミリメートルの寸法精度を達成することができます。必要なM4アレン皿ボルトはどちらも同様に製造、または特殊企業（ 例えば、材料のリストを参照）から購入することができます。強磁性体を持つすべての汚染は、実験の結果に影響するので、全細胞調製物を通して、非磁性のツールを使用しています。のCu-必ずガスケットにチャンネルを彫りしたがって、チタンメスまたはガラス書き込みダイヤモンドのいずれかを使用します。
数3のステップのために、いくつかの特別なツールは、最良の結果を得るために必要とされている。マイクロコを調製するためにイル、チャック爪または旋盤のセットのいずれかを使用することができる。マイクロコイルの巻線のために、円錐形の錐（典型的には180ミクロン以下450の直径に）使用することができる。サンプルローディングのために、ワイヤ片または非常に鋭い針を使用すべきである。これは、コイルの高さの合計は、ガスケットの事前インデントの厚さを超えてはならないことに留意することが重要である。一般的に、3から5ターン（18μmの銅線を使用）で作られたマイクロコイル1,000μmで800μmでのキューレットアンビルのための十分な100μm未満の高さを持っている。なお、ステップ3.10以下のすべての段階で、マイクロコイルの直流抵抗を監視することが重要です。一般的には、予想される抵抗は抵抗値がkΩのかさえMΩに故障した場合、セルがオープンされている必要があり、手順がステップ3.1から再始動、セルの両端に約1Ωにする必要があります。
RFマイクロコイルの変形を避けるべきである。経験的に、それがわかった6 GPaの上記圧力で、トン彼はかなり変わりガスケット起動すると、簡単には50μm以下のサンプル穴の高さを減少させる4つ以上で最もマイクロコイルを変形させ、圧力を平坦化するために、必ずCU。小さなキューレットサイズがアンビルが高い圧力に到達するために使用される場合、得られた試料室は（最大化作業安定性のためのガスケット設計の要件に起因する）、かなりの体積が減少される。例えば、1ミリメートル〜0.8ミリメートルキューレットアンビルの対から行くことによって、試料容量は、3ナノリットル〜約10ナノリットルから減少され、マイクロコイルの巻き数を6から4（場合は18μmに減少する銅線）が使用される。これは、典型的には約一桁によってSNRの減少をもたらすであろう。
私たちが強調したいこの時点で、ガスケット材料の選択が重要であることができる。 10 GPaの上の圧力は試料キャビティウィルの上記の変形以来望まれる場合に導入されたCuは、BEガスケットは適していない可能性lは、最終的には、RF、マイクロコイルを破壊する。代替ガスケット材料は、非常に高い機械的強度を有し、かつ非磁性であるレニウムであってもよい。他のグループ30は、ガスケット材料として立方晶窒化ホウ素を使用し、別の確立されたアプローチは、ガスケットの内側の金属領域は、ダイヤモンド/エポキシ混合物で置換しベーラーet.al. 29によって導入された。試料キャビティの高さ対直径の比を改善するためである。このアプローチは、以前は使用される金属ガスケットよりも優れていることが判明した。この時点で、著者は、他の場所で公開されますこの有望な技術でいくつかの経験を集めた。
チタンねじだけでなく、アレン·セット·キーのスレッドとボルトは、いくつかの圧力を実行した後にオフに着用していただきます。従って、それらは機械工場によって改訂または完全に交換する必要がある。実験のための右の圧力媒体を選択することが重要です。圧力校正、ステップ4.4は、簡単にすることができルビー粉末R 1およびR 2ラインの圧力誘起シフトを観察するために、市販の光学分光計システムを使用して行う。この周知の技術についてのさらなる情報は、文献31に記載されている。静水圧性の喪失は、R 1とR 2のスペクトルのルビーフォトルミネセンスの線幅の急激な増加によって示されている。 10 GPaの範囲の圧力まで静水圧条件を提供することになっている1メタノール/エタノール混合物、：最良の結果は、液体窒素、液体希ガスまたは4を使用することによって達成することができる。
標準NMR実験に関してその技術の限界は、任意のマジック角スピニング技術の到達不能に位置しています。これは劇的に約5 ppmまでの解像度に制限されます。一方、1 H NMR測定に起因dominantlを生じるスプリアスプロトンシグナルの広大な多様な推奨、現時点ではありませんエポキシ樹脂とマイクロコイルのポリウレタン断熱ならびに伝達媒体主に使用される圧力からのy。ここで言及するもう一つの重要な点は、各実験の成功は、各捕捉時間の長さを設定するサンプルの固有スピン緩和時間に依存することである。高速スペクトル蓄積は全測定時間を短縮するために望ましいので、非常に長いT 1を有するサンプルは避けるべきである。
これは、1 H-NMRによるマイクロコイル用のエポキシ樹脂、ワニス、および絶縁電線の広範な使用に私達のデザインで実現可能でない可能性があることを、指摘しなければならない。それにもかかわらず、陽子の実験が望まれる場合には、1ずつと大物質を含む1H代替（または可能であれば合成に2Hを使用）する必要があります。
低SNR苦しん高い静水圧ため、かなり長く、必要なデータ取得時間でNMRのためのすべての他のアプローチは、WHICH不可能実験の多くをレンダリング。示すマイクロコイルのアプローチは、コイルの劇的に改善充填率によるこれらの障害を克服し、私たちはNMRは非常に相関し、非相関電子系で可能であることを示した。
最後に、私たちの新しいアンビルセル技術は、現代の物性研究の主要な開発を表していることを信じています。私たちは、このアプローチは10 GPaの最大圧力で高感度NMR実験を行う研究者に可能にすることを示している。まずアプリケーションがアンビルセルNMRはモダンな素材の電子的および化学的構造の研究にもたらすパワーを証明する。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Titanium grade 23 | robemetall GmbH | ASTM F 136 | |
| Beryllium copper foil | GoodFellow | CU070501 | Alloy 25 (C17200) |
| Copper wire for micro-coil | Polyfil | quote on inquiry | |
| Stycast 1266 | Sil-Mid Ldt. | S1266001KG | |
| Moissanite anvils | Charles & Colvard | quote on inquiry | |
| Paraffin oil (pressure medium) | Sigma Aldrich | 18512-1L | |
| M4 Allen contersunk screws (Ti64) | Der Schraubenladen | DIN912 M4x20 | |
| Optiprexx PLS | Almax-easylab | quote on inquiry | |
| Ruby spheres (~10-50 µm) | DiamondAnvils.com | P00996 | |
| Manual Toggle Press | DiamondAnvils.com | A87000 | |
| Gasket Thickness Micrometer | DiamondAnvils.com | A86000 | |
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References
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