纳米级传感器有助于了解压力如何改变物质的物理，化学和电子性质

研究人员创建纳米级传感器，更好地看到高压如何影响材料

研究人员已经开发了新的纳米级技术，以在高压下测量材料的更多压力和菌株。

随着研究人员在杂志上报道，这是因为，“压力改变了物理，化学和电子特性”。

理解这些变化可能导致物质的新材料或新阶段，用于各种技术和应用程序，Anvance Coffman教师椅子和Anson Marston杰出教授航空航天工程教授。

Levitas - 其实验室专业从事高压科学的实验测试和计算建模 - 表示，新的传感技术还可以推进化学，力学，地质和行星科学的高压研究。

通过科学发布的纸张，“使用纳米级量子传感器的高压成像应力和磁性，”刚刚发表了技术的开发和演示。领先作者是加利福尼亚大学伯克利加州大学物理学助理教授的诺曼瑶。Iowa State的Mehdi Kamrani是航空航天工程的博士生，也是一个合作者。

Krishan Kumar Pandey，Valery Levitas和Mehdi Kamrani，左右，学习材料在Levitas IOWA州立大学实验室的高压力。

本文介绍了研究人员如何适合一系列纳米级传感器 - 它们称其氮空缺的色情 - 进入用于在微小材料样品上发挥高压的钻石。通常，这些“金刚石砧”实验与两个钻石之间挤压的材料进行了允许的研究人员测量压力和体积变化。

新系统允许研究人员进行图像，测量和计算六种不同的压力 - 一种更全面的综合性和更现实的衡量材料对材料的影响。新测试还允许研究人员测量材料磁性的变化。

“这是高压科学中的关键问题之一，”Levitas说。“我们需要测量钻石和样品中的所有六个压力。但很难在高压下测量所有这些。“

Levitas的实验室通过将材料放在高压下进行了独特的实验，然后使它们扭曲，允许研究人员大大降低相变压力并搜索物质的新阶段，这可能具有技术应用。

该实验室还为高压钻石砧座实验进行了多尺度计算机建模 - Levitas表示，这是世界上唯一在做这种模拟的实验室。他说，高压模拟的经验是为什么他被邀请与姚明的传感器项目合作。模拟使得可以在整个金刚石砧座中重建所有六个应力的领域，在那里无法测量它们，以及验证实验结果。Levitas计划在实验室中使用此传感器。

传感器能够“追求高压科学的两个互补目标：了解压力（例如，脆性 - 韧性过渡）下材料的强度和失效，并发现和表征异物的物质阶段（例如，压力稳定的高温超导体），“研究人员在纸质中写道。

本文中描述的氮空位传感技术也已用于测量其他材料特性 - 例如，电气和热特性。研究人员写道“现在可以直接扩展到高压环境，开辟了大量实验，以便在这种极端条件下定量表征材料。”

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参考：“使用纳米级量子传感器的高压成像应力和磁性”，S.Hsieh，P.Bhattacharyya，C.Zu，T.Mittiga，TJ Smart，F. Machado，B. Kobrin，到Höhn，NZ Rui，M。 Kamrani，S. Chatterjee，S. Choi，M. Zaletel，Vv Struzhkin，Je M​​oore，Vi Levitas，R.Jeanloz和Ny Yao，2019年12月13日，Science.Doi：
10.1126 / science.aaw4352

Levitas还是杂志科学最近发表的另一份文件的共同作者。该纸张“耐疲劳的高性能弹性材料制造的添加剂制造”描述，使用3-D印刷来制造镍钛冷却材料，具有低能量损失和稳定行为超过一百万个循环。该研究由马里兰大学Ichiro Takeuchi领导。其他爱荷华州和AMES实验室共同作者是大学材料科学与工程副教授的君翠; Matthew Kramer，大学实验室和兼职材料科学与工程教授的专业主任;陶硕，实验室博士后研究助理; Ryan Ott，实验室的科学家;实验室助理科学家Emrah Simsek;林周，实验室副科学家。

参考：侯慧龙，艾姆拉·西姆塞克，陶马，内森·约翰逊，钱素心，谢克·西塞，德鲁·斯塔萨克，奈拉·阿尔·哈桑，林周，黄允浩，莱因哈德·拉德马赫（Reinhard Radermacher） ，Valery I.Levitas，Matthew J.Kramer，Mohsen Asle Zaeem，Aaron P.Stebner，Ryan T.Ott，Jun Cui和Ichiro Takeuchi，2019年11月29日，科学.DOI：
10.1126 / science.aax7616