科学家们成功地将压力与扭转剪切相结合，永久性地重新塑形硅，这是一种在电子设备中至关重要的组成部分。这种操控导致硅的微观结构发生变化， resulting in various material phases that exhibit distinct and potentially beneficial characteristics。
1999年，瓦列里·列维塔斯从欧洲迁移到美国，带来了一个旋转钻石砧座。
列维塔斯和他的研究团队继续利用这种特殊工具的高级版本，这种工具在两个钻石表面之间压缩和剪切材料。这使他们能够实时观察操控的效果，并验证他们的理论模型。他们研究晶体结构是如何被改变的，是否出现新的有用特性，以及剪切是否改变了形成新材料相所需的压力。
作为爱荷华州立大学的杰出工程教授，列维塔斯将这项研究描述为机械学、物理学、材料科学和应用数学的交叉点。
列维塔斯和他的同事最近的一项发现表明，硅在经历重大且永久的变形时会经历独特的相变，特别是在电子应用中显得尤为重要。
这项研究的结果发表在科学期刊《自然通讯》上。主要作者包括列维塔斯和爱荷华州立大学的博士后研究员索尔布·耶苏达斯，他在实验中发挥了关键作用。其他贡献者包括曾在爱荷华州立大学的冯·林，以及已转到印度巴哈巴原子研究中心的K.K.潘迪，还有来自伊利诺伊州方励之高压合作访客团队的杰西·史密斯，他们在此进行了原位X射线衍射实验。
这项研究得到了美国国家科学基金会、美国陆军研究办公室、爱荷华州立大学和美国能源部的资助。
团队认识到，尽管许多研究已经考察了硅在高压条件下的变化，但在压力与塑性剪切变形相结合下，硅的探索仍然有限。他们测试了三种不同粒径的硅——测量为1百万米、30亿分之一米和100亿分之一米——以此观察旋转钻石砧引起的特殊应变。
根据研究人员的说法，这些”塑性应变引起的相变是全新的，潜在地带来许多发现。”
在一次以室温进行的实验中，使用大小为100亿分之一米的硅颗粒，他们发现施加0.3吉帕斯卡的压力——标准的压力测量单位——结合塑性变形，使硅的”Si-I”晶相变为”Si-II”。相比之下，这一转变通常在16.2吉帕斯卡的更高压力下开始。
“这意味着我们将压力降低了54倍！”作者们指出。
这是列维塔斯认为的一项重要实验成就。
“我们的目标是降低转变压力，”他解释道。”因此，我们在一个其他研究人员常常忽视的领域内操作——非常低的压力。”
列维塔斯还强调，改变材料形态的目标不是为了改变它们的大小或形状。
“重要的因素是改变微观结构，”列维塔斯澄清道。”这种微观结构的变化就是导致相变的原因。”
与不同相相关的多样晶格结构——该研究共考察了七种硅相——提供了不同特性，可能对各种工业应用有利。
“使用这种技术，可以获得具有理想电子、光学和机械性质的所需纳米结构纯相或相的组合（纳米复合材料），”研究人员评论道。
这种方法可能引起工业界的特别关注。
“尝试在极高压力下实现这些相变并不切实际，”列维塔斯指出。”但是，通过采用塑性变形，我们可以在更低的压力下获取这些传统上的高压特性和应用。”
在对这些材料进行了20年的思考和理论研究后，列维塔斯表示，他预料到了硅在旋转钻石砧压力下的独特行为。
“如果我不相信相变可以在较低的压力下发生，我们就不会进行这些实验，”他表示。”这些发现验证了我们许多理论预测，同时还有提出新的理论挑战。”
