Het is heel gewoon om onder druk te staan ​​bij het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie, dat wil zeggen:als je toevallig een monster bent van materiaal dat wordt onderzocht door de gecondenseerde materie-fysici van het lab.

De natuurkundigen gebruiken de toepassing van hoge druk, soms bijna zo hoog als die gevonden 1000 mijl onder het oppervlak van de aarde, om metalen en halfgeleidende verbindingen te duwen en te duwen om ongebruikelijke structurele, magnetisch, en supergeleidende eigenschappen die anders verborgen zouden blijven.

Tot nu, onderzoekers van Ames Laboratory konden magnetisatie en weerstand onder druk bestuderen, maar niet de soortelijke warmte van een materiaal, vanwege de moeilijkheden die worden veroorzaakt door zowel het lokaal verwarmen als het tegelijkertijd onder druk zetten van het monster. Maar soortelijke warmte, een fundamentele materiële eigenschap, onder hoge druk was een te waardevolle meting om te negeren, zei Paul Canfield, Ames Laboratory-fysicus en Distinguished Professor en de Robert Allen Wright Professor of Physics and Astronomy aan de Iowa State University.

traditioneel, de soortelijke warmte van een materiaal wordt geïsoleerd gemeten, met niets dat het monster aanraakt; maar het uitoefenen van druk vereist contact met het monster. Met die twee tegenstrijdige eisen, Postdoctoraal onderzoeker Elena Gati van Ames Lab zocht naar een andere manier om het probleem aan te pakken.

De oplossing was het testen en aanpassen van een thermometer die doorgaans wordt gebruikt in experimenten met lage druk voor gebruik in omgevingen met hoge druk, gecombineerd met een oscillatietechniek die warmtepulsen afgeeft die zijn gekalibreerd om het monster onmiddellijk te beïnvloeden, maar niet zo snel de omgeving te beïnvloeden.

De wetenschappers hebben een aantal artikelen gepubliceerd waarin ze de techniek gebruiken, die telkens nieuwe eigenschappen in de bestudeerde materialen aan het licht heeft gebracht. Het opent nieuwe wegen voor onderzoek voor Ames Laboratory, maar ook samenwerkingen met andere onderzoeksinstellingen die baat zouden kunnen hebben bij metingen met het apparaat.

"In al deze gevallen we gebruiken deze techniek om een ​​kaart te maken van de elektronische, magnetisch, en structurele faseovergangen - hoe ze op elkaar inwerken en samensmelten, hoe ze geboren worden en sterven, " zei Canfield. "Met dit soort inzichten, we kunnen de regels afleiden voor hoe deze overgangen op elkaar inwerken, met het uiteindelijke doel om ze te kunnen beheersen voor de eigenschappen die we willen."

De experimentele techniek en zijn bevindingen worden verder besproken in deze artikelen:

"Gebruik van Cernox-thermometers in AC-specifieke warmtemetingen onder druk, " geschreven door Elena Gati, Gil Drachuck, Li Xiang, Lin Lin Wang, Sergey L. Bud'ko, en Paul C. Canfield; en gepubliceerd in Beoordeling van wetenschappelijke instrumenten .

"Bulk supergeleiding en rol van fluctuaties in de op ijzer gebaseerde supergeleider FeSe bij hoge druk, " geschreven door Elena Gati, Anna E. Böhmer, Sergey L. Bud'ko, en Paul C. Canfield; en gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

"Meerdere ferromagnetische overgangen en structurele vervorming in de van der Waals ferromagneet VI3 bij omgevings- en eindige drukken, " geschreven door Elena Gati, Yuji Inagaki, Tai Kong, Robert J. Cava, Yuji Furukawa, Paul C. Canfield, en Sergey L. Bud'ko; en gepubliceerd als suggestie van een redacteur in Fysieke beoordeling B .