Un equipo de investigación conjunto formado por NIMS, JAEA y el Institut Laue Langevin han desarrollado una celda de alta presión compuesta por materiales completamente no magnéticos. Luego, el equipo logró por primera vez analizar la polarización de neutrones en tres dimensiones a una presión extremadamente alta de varios gigapascales utilizando la celda. Esta técnica es aplicable al análisis detallado de arreglos de espín de electrones. El equipo también descubrió un material con potencial como material de memoria de PC de próxima generación debido a las propiedades multiferroicas que exhibía bajo alta presión. La técnica se puede utilizar para comprender los cambios inducidos por la presión en las disposiciones de espín de los electrones en varios materiales y para desarrollar nuevos materiales mediante el control de los espines.

Los espines de electrones determinan fundamentalmente las propiedades magnéticas de los materiales. Investigaciones recientes centradas en controlar los espines de electrones han llevado al desarrollo de nuevos materiales funcionales, incluyendo materiales multiferroicos. El uso de técnicas de difracción de neutrones, que permiten la observación de arreglos de giro en materiales, es indispensable en estos esfuerzos de desarrollo material. El análisis de polarización de neutrones tridimensional es particularmente eficaz para determinar disposiciones precisas de espín mientras se controlan las orientaciones de espín de neutrones tridimensionales. Sin embargo, El uso de esta técnica requiere una celda en la que un material de muestra pueda mantenerse en un estado completamente no magnético para preservar el grado de polarización del espín de neutrones específico de la muestra. Las celdas convencionales de alta presión no son adecuadas para su uso en este análisis porque están compuestas de materiales magnéticos que generan flujo magnético.

En esta investigación, El equipo dirigido por NIMS desarrolló una celda de alta presión completamente no magnética reemplazando los materiales de las celdas magnéticas convencionales con materiales compuestos no magnéticos hechos de partículas de diamante. Luego, el equipo confirmó que el uso de la celda recientemente desarrollada no reduce el grado de polarización del espín de neutrones en un material de muestra. El equipo también descubrió un material que no es ferroeléctrico a presión atmosférica normal en un entorno no magnético, pero que se vuelve ferroeléctrico y multiferroico cuando se somete a varias decenas de miles de atmósferas de presión.

La técnica desarrollada en esta investigación puede aplicarse al desarrollo no solo de materiales multiferroicos sino también de materiales superconductores y otros materiales funcionales cuyas funcionalidades están estrechamente relacionadas con los arreglos de espín.