Un gruppo di ricerca congiunto composto da NIMS, JAEA e l'Institut Laue Langevin hanno sviluppato una cella ad alta pressione composta da materiali completamente non magnetici. Il team è quindi riuscito per la prima volta ad analizzare la polarizzazione dei neutroni in tre dimensioni a una pressione estremamente elevata di diversi gigapascal utilizzando la cella. Questa tecnica è applicabile all'analisi dettagliata delle disposizioni di spin degli elettroni. Il team ha anche scoperto un materiale con un potenziale come materiale di memoria per PC di nuova generazione grazie alle proprietà multiferroiche che mostra ad alta pressione. La tecnica può essere utilizzata per comprendere i cambiamenti indotti dalla pressione nelle disposizioni di spin degli elettroni in vari materiali e per sviluppare nuovi materiali controllando gli spin.

Gli spin degli elettroni determinano fondamentalmente le proprietà magnetiche dei materiali. Recenti ricerche incentrate sul controllo degli spin degli elettroni hanno portato allo sviluppo di nuovi materiali funzionali, compresi i materiali multiferroici. L'uso di tecniche di diffrazione di neutroni, che consentono l'osservazione delle disposizioni di spin nei materiali, è indispensabile in questi sforzi di sviluppo materiale. L'analisi tridimensionale della polarizzazione dei neutroni è particolarmente efficace nel determinare disposizioni di spin precise mentre si controllano gli orientamenti tridimensionali dello spin dei neutroni. Però, l'uso di questa tecnica richiede una cella in cui un materiale campione può essere mantenuto in uno stato completamente non magnetico al fine di preservare il grado di polarizzazione dello spin dei neutroni specifico del campione. Le celle ad alta pressione convenzionali non sono adatte all'uso in questa analisi perché sono composte da materiali magnetici che generano un flusso magnetico.

In questa ricerca, il team guidato dal NIMS ha sviluppato una cella ad alta pressione completamente non magnetica sostituendo i materiali delle celle magnetiche convenzionali con materiali compositi non magnetici fatti di particelle di diamante. Il team ha quindi confermato che l'uso della cella di nuova concezione non riduce il grado di polarizzazione dello spin dei neutroni in un materiale campione. Il team ha anche scoperto un materiale non ferroelettrico alla normale pressione atmosferica in un ambiente non magnetico, ma che diventa ferroelettrico e multiferroico se sottoposto a diverse decine di migliaia di atmosfere di pressione.

La tecnica sviluppata in questa ricerca può essere applicata allo sviluppo non solo di materiali multiferroici ma anche di materiali superconduttori e altri materiali funzionali le cui funzionalità sono strettamente correlate alle disposizioni di spin.