1999 年，瓦莱里·莱维塔斯 (Valery Levitas) 离开欧洲时，他打包了一个旋转金刚石砧室，并将其带到了美国。他和他的团队的研究人员仍在使用一种更先进的挤压、扭转工具来挤压和剪切两颗钻石之间的材料，以便在实际实验中现场观察会发生什么，并验证研究人员自己的理论预测。

例如，晶体结构如何变化？这会产生新的、潜在有用的特性吗？剪切是否会改变产生新材料相所需施加的高压？

它的研究“在先进力学、物理学、材料科学和应用数学，”爱荷华州立大学安森·马斯顿杰出工程教授兼默里·哈波尔工程讲座教授莱维塔斯写道。

莱维塔斯和他的合作者的最新发现之一是，硅是一种重要的电子材料，当它受到大的塑性或永久变形的挤压和剪切时，会发生不寻常的相变。

该杂志自然通讯最近发表调查结果。通讯作者为Levitas；和 Sorb Yesudhas，爱荷华州立大学博士后研究员航空航天工程和关键实验员。合著者包括冯林（Feng Lin），前爱荷华州立大学学生；KK潘迪（Pandey），原爱荷华州人，现就职于印度巴巴原子研究中心；伊利诺伊州阿贡国家实验室高压协作访问团队的杰西·史密斯 (Jesse Smith) 在那里进行了原位 X 射线衍射实验。

研究人员承认，已经有许多关于硅在高压下的变化的研究，但没有研究硅在压力和塑性剪切变形下的变化。在这种情况下，他们将三种粒径的硅——百万分之一米、十亿分之三十和十亿分之一米——置于旋转金刚石砧室的独特应变下。

研究人员写道，这种“塑性应变引起的相变是完全不同的，有望带来许多发现”。

对直径为 100 亿分之一米的硅样品进行的一项室温实验发现，0.3 吉帕斯卡（测量压力的常用单位）的压力和塑性变形会将硅所谓的“Si-I”晶相转变为“Si-II”。仅在高压下，这种转变就从 16.2 吉帕斯卡开始。

“压力减少了 54 倍，”作者写道。

莱维塔斯说，这是一项突破性的实验发现。

“我们的目标之一是减少转型压力，”他说。“因此，我们在其他研究人员通常忽视的区域开展工作——压力非常低。”

此外，他说，研究人员的材料变形的目的不是改变材料样品的形状或尺寸。

“关键部分是改变微观结构，”莱维塔斯说。“这使得变化产生相变。”

不同相的不同晶格结构（本文考虑了硅的七个相）提供了在现实世界的工业应用中有用的不同特性。

“利用最佳的电子、光学和机械性能通过这项技术是可能的，”研究人员写道。

这是工业界可能会感兴趣的一项技术。

“在非常高的压力下进行这些相变对于工业界来说是不切实际的，”莱维塔斯说。“但是通过塑性变形，我们可以用传统的方法得到这些高压在非常适度的压力下的相、性能和应用。”

经过 20 年对这些材料问题的思考和理论化，莱维塔斯表示，他预计硅会对旋转金刚石砧室中的应变产生不寻常的反应。

“如果我没有预料到低压下会发生相变，我们就永远不会检查，”他说。“这些实验证实了我们的几个理论预测，也对该理论提出了新的挑战。”