Ett gemensamt forskargrupp bestående av NIMS, JAEA och Institut Laue Langevin har utvecklat en högtryckscell bestående av helt omagnetiska material. Teamet lyckades sedan för första gången analysera neutronpolarisering i tre dimensioner vid ett extremt högt tryck på flera gigapascal med hjälp av cellen. Denna teknik är tillämplig för detaljerad analys av elektronspinnarrangemang. Teamet upptäckte också ett material med potential som nästa generations PC-minnesmaterial på grund av multiferroiska egenskaper som det uppvisade under högt tryck. Tekniken kan användas för att förstå tryckinducerade förändringar i elektronspinnarrangemang i olika material och för att utveckla nya material genom att styra spinn.

Elektronspinn bestämmer i grunden materialens magnetiska egenskaper. Ny forskning med fokus på att kontrollera elektronspinn har lett till utvecklingen av nya funktionella material, inklusive multiferroiska material. Användning av neutrondiffraktionstekniker, som möjliggör observation av snurrarrangemang i material, är oumbärlig i dessa materiella utvecklingsinsatser. Tredimensionell neutronpolarisationsanalys är särskilt effektiv för att bestämma exakta centrifugeringsarrangemang samtidigt som man kontrollerar tredimensionella neutronspinnorienteringar. Dock, användning av denna teknik kräver en cell i vilken ett provmaterial kan hållas i ett fullständigt omagnetiskt tillstånd för att bevara graden av neutronspinnpolarisering som är specifik för provet. Konventionella högtrycksceller är olämpliga för användning i denna analys eftersom de består av magnetiska material som genererar magnetiskt flöde.

I denna forskning, det NIMS-ledda teamet utvecklade en helt omagnetisk högtryckscell genom att ersätta konventionella magnetiska cellmaterial med icke-magnetiska kompositmaterial av diamantpartiklar. Teamet bekräftade sedan att användningen av den nyutvecklade cellen inte minskar graden av neutronspinnpolarisering i ett provmaterial. Teamet upptäckte också ett material som är icke-ferroelektriskt vid normalt atmosfärstryck i en icke-magnetisk miljö men blir ferroelektrisk och multiferroisk när den utsätts för flera tiotusentals atmosfärer av tryck.

Tekniken som utvecklats i denna forskning kan tillämpas på utvecklingen inte bara av multiferroiska material utan även av superledande och andra funktionella material vars funktioner är nära besläktade med spinnarrangemang.