世界上首次成功的高壓下三維中子極化分析

由NIMS、JAEA和勞厄朗之萬研究所組成的聯(lián)合研究小組開發(fā)了一種完全由非磁性材料組成的高壓電池。隨后，該團(tuán)隊首次成功利用自己研制的電池，在幾千兆帕的極高壓力下，對三維中子極化進(jìn)行了分析。這種技術(shù)適用于電子自旋排列的詳細(xì)分析。該團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)了一種潛在的材料，由于它在高壓下具有多鐵性，因此具有成為下一代PC存儲材料的潛力。這項技術(shù)可以用來了解各種材料中電子自旋排列的壓力引起的變化，并通過控制自旋來開發(fā)新材料。

電子自旋從根本上決定了材料的磁性。最近控制電子自旋的研究開發(fā)了新的功能材料，包括多鐵性材料。在這些材料的研制過程中，有必要利用中子衍射技術(shù)來觀察材料中的自旋排列。三維中子極化分析在確定精確的自旋排列和控制三維中子自旋方向方面特別有效。然而，這種技術(shù)的使用需要一個單元，其中樣品材料可以保持在完全非磁性的狀態(tài)，以便保持樣品特有的中子自旋極化程度。

在這項研究中，由NIMS領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊通過用金剛石顆粒制成的非磁性復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磁性電池材料，開發(fā)了一種完全非磁性的高壓電池。該團(tuán)隊隨后證實，使用新開發(fā)的電池不會降低樣品材料中中子自旋極化的程度。該團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)了一種材料，這種材料在非磁性環(huán)境中的常壓下不是鐵電性的，但在數(shù)萬個大氣壓下會變成鐵電性和多鐵性。

本研究開發(fā)的技術(shù)不僅可以應(yīng)用于多鐵性材料的開發(fā)，還可以應(yīng)用于超導(dǎo)和其他功能材料的開發(fā)，其功能與旋轉(zhuǎn)排列密切相關(guān)。

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