科學(xué)家成功解碼“材料基因組”

來(lái)自原子探針的模擬二維原子圖像。圖片來(lái)源：悉尼大學(xué)

科技日?qǐng)?bào)北京7月7日電（記者張夢(mèng)然）在最新一期《自然·材料》雜志上的一篇論文中，澳大利亞悉尼大學(xué)團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種解碼“材料基因組”的新方法。該方法能檢測(cè)晶體材料原子級(jí)結(jié)構(gòu)的微小變化，提高了人們理解材料特性和行為基本起源的能力。

這一突破對(duì)于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新材料至關(guān)重要，將推動(dòng)人們開(kāi)發(fā)用于航空航天業(yè)的更堅(jiān)固且更輕的合金、用于電子設(shè)備的新一代半導(dǎo)體以及用于電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)磁鐵。

該研究利用原子探針斷層掃描（APT）技術(shù)來(lái)解開(kāi)短程階（SRO）的復(fù)雜性。SRO工藝是了解局部原子環(huán)境的關(guān)鍵。SRO經(jīng)常被比作“材料基因組”，即晶體內(nèi)原子的排列或構(gòu)型。其重要性在于不同的局部原子排列會(huì)影響材料的電子、磁性、力學(xué)、光學(xué)和其他特性，這些特性對(duì)之后產(chǎn)品的安全性和功能性有極大影響。

此次研究的重點(diǎn)是鈷鉻鎳高熵合金，這類合金在高級(jí)工程應(yīng)用中非常有前途。團(tuán)隊(duì)利用復(fù)雜的APT成像數(shù)據(jù)，并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以3D形式可視化原子，從而觀察和測(cè)量SRO，并比較在不同加工條件下合金的變化。

該研究為SRO如何控制關(guān)鍵材料特性研究提供了模板，也為科學(xué)家提供了一雙新“眼睛”，從而可以看到原子級(jí)架構(gòu)的微小變化，是如何導(dǎo)致材料性能的巨大飛躍的。

至關(guān)重要的是，SRO提供了詳細(xì)的原子級(jí)藍(lán)圖，增強(qiáng)了人們對(duì)材料行為的計(jì)算模擬、建模和最終預(yù)測(cè)的能力。

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