Uma equipe de pesquisa conjunta composta por NIMS, A JAEA e o Institut Laue Langevin desenvolveram uma célula de alta pressão composta de materiais completamente não magnéticos. A equipe então teve sucesso pela primeira vez em analisar a polarização de nêutrons em três dimensões a uma pressão extremamente alta de vários gigapascais usando a célula. Esta técnica é aplicável à análise detalhada de arranjos de spin de elétrons. A equipe também descobriu um material com potencial como material de memória de PC de próxima geração devido às propriedades multiferróicas que exibia sob alta pressão. A técnica pode ser usada para entender mudanças induzidas por pressão em arranjos de spin de elétrons em vários materiais e para desenvolver novos materiais controlando spins.

Os spins do elétron determinam fundamentalmente as propriedades magnéticas dos materiais. Uma pesquisa recente com foco no controle de spins de elétrons levou ao desenvolvimento de novos materiais funcionais, incluindo materiais multiferróicos. O uso de técnicas de difração de nêutrons, que permitem a observação de arranjos de spin em materiais, é indispensável nesses esforços de desenvolvimento de materiais. A análise de polarização de nêutrons tridimensional é particularmente eficaz na determinação de arranjos de spin precisos enquanto controla as orientações de spin de nêutrons tridimensionais. Contudo, o uso desta técnica requer uma célula na qual um material de amostra pode ser mantido em um estado completamente não magnético, a fim de preservar o grau de polarização de spin de nêutron específico para a amostra. Células convencionais de alta pressão são inadequadas para uso nesta análise porque são compostas de materiais magnéticos que geram fluxo magnético.

Nesta pesquisa, a equipe liderada pelo NIMS desenvolveu uma célula de alta pressão completamente não magnética, substituindo os materiais convencionais das células magnéticas por materiais compostos não magnéticos feitos de partículas de diamante. A equipe então confirmou que o uso da célula recém-desenvolvida não reduz o grau de polarização do spin do nêutron em um material de amostra. A equipe também descobriu um material que é não ferroelétrico na pressão atmosférica normal em um ambiente não magnético, mas se torna ferroelétrico e multiferróico quando submetido a várias dezenas de milhares de atmosferas de pressão.

A técnica desenvolvida nesta pesquisa pode ser aplicada ao desenvolvimento não apenas de materiais multiferróicos, mas também de supercondutores e outros materiais funcionais cujas funcionalidades estão intimamente relacionadas a arranjos de spin.