Valery Levitas는 1999년 유럽을 떠났을 때 회전식 다이아몬드 앤빌 셀을 포장하여 미국으로 가져왔습니다.그와 그의 그룹의 연구자들은 실제 실험 내에서 현장에서 어떤 일이 일어나는지 확인하고 연구자 자신의 이론적 예측을 검증하기 위해 두 개의 다이아몬드 사이에 있는 재료를 압착하고 자르는 훨씬 진보된 버전의 누르기, 비틀기 도구를 여전히 사용하고 있습니다.

예를 들어, 결정 구조는 어떻게 변합니까?새롭고 잠재적으로 유용한 속성을 생성합니까?전단이 새로운 재료 단계를 생성하기 위해 적용되어야 하는 높은 압력을 변경합니까?

첨단 역학, 물리학,재료 과학, 응용 수학"이라고 아이오와 주립대학교 Anson Marston 공과대학 석좌교수이자 공학부 Murray Harpole 석좌교수인 Levitas는 썼습니다.

Levitas와 그의 동료들이 최근 발견한 것 중 하나는 전자공학의 중요한 재료인 실리콘이 큰 소성 변형 또는 영구적 변형으로 눌려지고 전단될 때 특이한 상 변형을 일으킨다는 것입니다.

저널네이처커뮤니케이션즈최근에출판됨결과.해당 저자는 Levitas입니다.그리고 아이오와 주립대 박사후 연구원인 Sorb Yesudhas는항공우주공학그리고 핵심 실험가.공동 저자는 이전에 아이오와 주립대 출신이었던 Feng Lin입니다.K.K.이전에 아이오와 주립대 출신이었던 Pandey는 현재 인도의 Bhabha 원자 연구 센터에 있습니다.일리노이 주 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory) 고압 협력 접근팀(High-Pressure Collaborative Access Team)의 제시 스미스(Jesse Smith)는 현장에서 X선 ​​회절 실험을 수행했습니다.

연구진은 고압 하에서 실리콘의 변화에 ​​대한 많은 연구가 있었지만 압력과 소성 전단 변형 하의 실리콘에 대해서는 그렇지 않았다는 점을 인정합니다.이 경우 그들은 실리콘의 세 가지 입자 크기(1백만분의 1미터, 300억분의 1미터, 1천억분의 1미터)를 회전하는 다이아몬드 앤빌 셀의 독특한 변형에 적용했습니다.

이러한 "소성 변형으로 인한 상 변형은 완전히 다르며 수많은 발견을 약속한다"고 연구진은 썼습니다.

1000억분의 1미터 크기의 실리콘 샘플에 대한 실온 실험에서는 압력을 측정하는 일반적인 단위인 0.3기가파스칼의 압력과 소성 변형으로 인해 실리콘의 소위 "Si-I" 결정상이 "Si-II"로 변환되는 것으로 나타났습니다.높은 압력 하에서만 그 변화는 16.2기가파스칼에서 시작됩니다.

저자는 "압력이 54배 감소했습니다"라고 썼습니다.

이는 획기적인 실험적 발견이라고 Levitas는 말했습니다.

"우리 목표 중 하나는 변화에 대한 압력을 줄이는 것입니다."라고 그는 말했습니다."그래서 우리는 다른 연구자들이 일반적으로 무시하는 지역, 즉 매우 낮은 압력에서 일하고 있습니다."

또한 연구진의 재료 변형의 핵심은 재료 샘플의 모양이나 크기를 변경하는 것이 아니라고 그는 말했습니다.

“핵심 부분은 미세 구조를 바꾸는 것입니다.”라고 Levitas는 말했습니다."그것은 위상 변화를 일으키는 변화를 만듭니다."

그리고 서로 다른 상의 서로 다른 결정 격자 구조(본 논문에서는 실리콘의 7개 상을 고려함)는 실제 산업 응용 분야에 유용할 수 있는 다양한 특성을 제공합니다.

"최적의 전자, 광학 및기계적 성질이 기술로 가능하다”고 연구진은 썼다.

이는 업계에서 흥미를 느낄 수 있는 기술입니다.

Levitas는 "이러한 상 변화에 대해 매우 높은 압력을 가하는 것은 산업계에 실용적이지 않습니다."라고 말했습니다."그러나 소성 변형을 통해 우리는 전통적으로 이러한 결과를 얻을 수 있습니다.고압매우 적당한 압력에서도 단계, 특성 및 적용이 가능합니다."

이러한 물질적 질문에 대해 20년 동안 생각하고 이론화한 후 Levitas는 회전하는 다이아몬드 앤빌 셀의 변형에 대한 실리콘의 특이한 반응을 예상했다고 말했습니다.

"저압에서 상 변화를 기대하지 않았다면 우리는 결코 확인하지 않았을 것"이라고 그는 말했습니다."이 실험은 우리의 몇 가지 이론적 예측을 확인하고 이론에 대한 새로운 도전을 열어줍니다."