För första gången i världen, NIMS, JAEA och J-PARC lyckades tillsammans observera elektronspinarrangemang i provmaterial genom att applicera en neutronstråle på ett prov och kvantifiera neutronerna som sänds genom det. Konventionella metoder för att mäta neutroner som sprids av spinnen i olika vinklar är i princip oförenliga med provmiljöutrustning som blockerar de spridda neutronerna. Den nyutvecklade metoden mäter den linjära överföringen av neutroner genom ett provmaterial från en neutronstrålekälla, minimera denna svårighet. Således, den nya transmissionsspektroskopin är ett lovande verktyg för mätningar av spinarrangemang under olika extrema förhållanden.

Extrema förhållanden som ultrahögt tryck, ultrahögt magnetfält, och ultralåga temperaturer är attraktiva gränser inom magnetism. Neutrondiffraktometri som mäter neutroner spridda av spinnen i olika vinklar har varit ett unikt verktyg för att klargöra spinarrangemangen direkt. Dock, det är inte lätt att mäta neutroner spridda vid provet under extrema förhållanden, eftersom generationer av sådana extrema förhållanden är möjliga i mindre, smalare, eller tunnare provutrymme i provmiljöutrustningen; följaktligen, utrustningen täcker nästan hela aspekterna av de spridda neutronerna.

När en neutronstråle appliceras på ett provmaterial, neutronerna som överförs genom materialet dämpas i proportion till hur mycket de sprids. Den NIMS-ledda forskargruppen antog därför att spinarrangemang i material kunde karakteriseras genom att helt enkelt mäta de överförda neutronerna. Teamet applicerade neutronpulser producerade vid J-PARC på ett nickeloxidprov med kända spin-arrangemang och analyserade förhållandet mellan intensiteten och våglängden hos neutroner som sänds genom materialet. Teamet fann att överföringsintensiteten för neutroner med specifika våglängder - som förväntades svara på kända spinarrangemang - var mycket låg. Infallande neutronstrålar sänds alltid genom ett provmaterial på ett linjärt sätt, därav, den nya metoden kräver endast ett litet genomgående hål i provmiljöutrustning och förbättrar avsevärt flexibiliteten i utrustningsdesign.

Denna studie visade att neutrontransmissionsmätningar är en effektiv metod för att karakterisera spinarrangemang i material under olika extrema förhållanden. I framtida studier, vi kommer att utnyttja arbetsprincipen för denna metod för att designa multi-extrema tillståndsgenererande enheter, underlättar sökandet efter nya spin-arrangemang. Dessutom, tillämpning av den nya metoden – linjär överföring av infallande strålar genom provmaterial – till neutronradiografi skulle möjliggöra oförstörande observation av spinntillstånd inuti magnetiska enheter, vilket har varit omöjligt att uppnå med kända tekniker. Detta skulle kunna underlätta utvecklingen av mer avancerade magnetiska enheter.