来自原子探针的模拟二维原子图像。图片来源:悉尼大学
这一突破对于开发创新材料至关重要,将推动人们开发用于航空航天业的更坚固且更轻的合金、用于电子设备的新一代半导体以及用于电动机的改进磁铁。
该研究利用原子探针断层扫描(APT)技术来解开短程阶(SRO)的复杂性。SRO工艺是了解局部原子环境的关键。SRO经常被比作“材料基因组”,即晶体内原子的排列或构型。其重要性在于不同的局部原子排列会影响材料的电子、磁性、力学、光学和其他特性,这些特性对之后产品的安全性和功能性有极大影响。
此次研究的重点是钴-铬-镍高熵合金,这类合金在高级工程应用中非常有前途。团队利用复杂的APT成像数据,并结合先进的数据科学技术,实现了以3D形式可视化原子,从而观察和测量SRO,并比较在不同加工条件下合金的变化。
该研究为SRO如何控制关键材料特性研究提供了模板,也为科学家提供了一双新“眼睛”,从而可以看到原子级架构的微小变化,是如何导致材料性能的巨大飞跃的。
至关重要的是,SRO提供了详细的原子级蓝图,增强了人们对材料行为的计算模拟、建模和最终预测的能力。