Onderzoekers gebruikten de röntgenlaser Linac Coherent Light Source (LCLS) in het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy om te onderzoeken hoe puur silicium zich gedraagt ​​onder sterke druk. Hun werk zou de deur kunnen openen voor het ontwerp van energieopslagmaterialen van de volgende generatie en hightech apparaten die betrouwbaar kunnen functioneren, zelfs in extreem zware omstandigheden.

Om de elektronische structuur van silicium beter te begrijpen, gebruikten de onderzoekers de röntgenlaser van het Matter in Extreme Condition-instrument van LCLS om een ​​monster te onderwerpen aan drukken die vijf miljoen keer extremer waren dan de atmosferische druk op aarde. Ze observeerden hoe druk veranderingen op atomaire schaal veroorzaakt en maten hoe dergelijke veranderingen de optische en elektronische eigenschappen van silicium beïnvloeden.

Silicium, een van de bekendste halfgeleiders en de ‘ruggengraat’ van de hedendaagse technologie, wordt onder specifieke omstandigheden een nuttige elektrische geleider; wetenschappers hadden nog niet eerder de optische eigenschappen van silicium gezien bij de hoogste druk die in dit onderzoek werd bereikt.

Hoewel het nog steeds een metaal is – wat betekent dat het zich zowel optisch als elektrisch gedraagt ​​als de meeste traditionele metalen – lijken de elektronische structuren in het kristallijne raamwerk op de sterk gerichte bindingen die doorgaans door halfgeleiders worden weergegeven. Hun waarnemingen benadrukten ook de uitzonderlijke mechanische sterkte van silicium:zelfs bij de enorme druk die werd bereikt, was de structuur ervan slechts minimaal gewijzigd ten opzichte van het oorspronkelijke ‘ideale’ rooster gevormd door enkele, zuivere siliciumkristallen. Terwijl onderzoekers het begrip van materialen nog verder uitbreiden, benadrukten de onderzoekers dat verder inzicht wetenschappers zal helpen nog beter te voorspellen hoe elektronische, optische en materiaaleigenschappen van halfgeleiders kunnen worden afgestemd via engineering en precieze synthese, omdat we een steeds gedetailleerdere kennis zullen krijgen van hoe hun fundamentele fysieke structuren worden beïnvloed door het veranderen van hun atomaire geometrie via uitgeoefende krachten (bijvoorbeeld druk)."