Pour la première fois au monde, NIMS, La JAEA et le J-PARC ont réussi conjointement à observer les arrangements de spin des électrons dans des échantillons de matériaux en appliquant un faisceau de neutrons à un échantillon et en quantifiant les neutrons transmis à travers celui-ci. Les méthodes conventionnelles mesurant les neutrons diffusés par les spins à différents angles sont principalement incompatibles avec les équipements de l'environnement d'échantillonnage qui bloquent les neutrons diffusés. La méthode nouvellement développée mesure la transmission linéaire des neutrons à travers un échantillon de matériau à partir d'une source de faisceau de neutrons, minimiser cette difficulté. Ainsi, la nouvelle spectroscopie de transmission est un outil prometteur pour la mesure des arrangements de spin dans diverses conditions extrêmes.

Des conditions extrêmes telles que l'ultra-haute pression, champ magnétique ultra-élevé, et les températures ultra-basses sont des frontières attrayantes dans le magnétisme. La diffractométrie des neutrons mesurant les neutrons diffusés par les spins à divers angles a été un outil unique pour clarifier directement les arrangements de spin. Cependant, il n'est pas facile de mesurer les neutrons diffusés sur l'échantillon dans des conditions extrêmes, parce que les générations de ces conditions extrêmes sont possibles en plus petit, plus étroit, ou un espace d'échantillonnage plus mince dans l'équipement d'environnement d'échantillonnage ; par conséquent, l'équipement couvre presque tous les aspects des neutrons diffusés.

Lorsqu'un faisceau de neutrons est appliqué à un échantillon de matériau, les neutrons transmis à travers le matériau s'atténuent proportionnellement à leur diffusion. L'équipe de recherche dirigée par le NIMS a donc émis l'hypothèse que les arrangements de spin dans les matériaux pourraient être caractérisés en mesurant simplement les neutrons transmis. L'équipe a appliqué des impulsions de neutrons produites au J-PARC à un échantillon d'oxyde de nickel avec des arrangements de spin connus et a analysé la relation entre l'intensité et la longueur d'onde des neutrons transmis à travers le matériau. L'équipe a découvert que l'intensité de transmission des neutrons de longueurs d'onde spécifiques, qui devaient répondre à des arrangements de spin connus, était très faible. Les faisceaux de neutrons incidents sont toujours transmis à travers un échantillon de manière linéaire, Par conséquent, la nouvelle méthode ne nécessite qu'un seul petit trou traversant dans l'équipement d'environnement d'échantillonnage et améliore considérablement la flexibilité dans la conception de l'équipement.

Cette étude a démontré que les mesures de transmission neutronique sont une méthode efficace pour caractériser les arrangements de spin dans les matériaux dans diverses conditions extrêmes. Dans les études futures, nous tirerons parti du principe de fonctionnement de cette méthode pour concevoir des dispositifs générateurs de conditions multi-extrêmes, faciliter la recherche de nouveaux arrangements de spin. En outre, l'application de la nouvelle méthode (transmission linéaire de faisceaux incidents à travers des échantillons de matériaux) à la radiographie neutronique permettrait une observation non destructive de l'état de spin à l'intérieur de dispositifs magnétiques, ce qui a été impossible à réaliser par les techniques connues. Cela pourrait faciliter le développement de dispositifs magnétiques plus avancés.