來自原子探針的模擬二維原子圖像。圖片來源：悉尼大學
科技日報記者?張夢然
在最新一期《自然·材料》雜志上的一篇論文中，澳大利亞悉尼大學團隊報告了一種解碼“材料基因組”的新方法。該方法能檢測晶體材料原子級結構的微小變化，提高了人們理解材料特性和行為基本起源的能力。
這一突破對于開發(fā)創(chuàng)新材料至關重要，將推動人們開發(fā)用于航空航天業(yè)的更堅固且更輕的合金、用于電子設備的新一代半導體以及用于電動機的改進磁鐵。
該研究利用原子探針斷層掃描（APT）技術來解開短程階（SRO）的復雜性。SRO工藝是了解局部原子環(huán)境的關鍵。SRO經(jīng)常被比作“材料基因組”，即晶體內(nèi)原子的排列或構型。其重要性在于不同的局部原子排列會影響材料的電子、磁性、力學、光學和其他特性，這些特性對之后產(chǎn)品的安全性和功能性有極大影響。
此次研究的重點是鈷-鉻-鎳高熵合金，這類合金在高級工程應用中非常有前途。團隊利用復雜的APT成像數(shù)據(jù)，并結合先進的數(shù)據(jù)科學技術，實現(xiàn)了以3D形式可視化原子，從而觀察和測量SRO，并比較在不同加工條件下合金的變化。
該研究為SRO如何控制關鍵材料特性研究提供了模板，也為科學家提供了一雙新“眼睛”，從而可以看到原子級架構的微小變化，是如何導致材料性能的巨大飛躍的。
至關重要的是，SRO提供了詳細的原子級藍圖，增強了人們對材料行為的計算模擬、建模和最終預測的能力。
總編輯圈點
我們知道原子是構成物質(zhì)的基本單元，原子結構影響了原子間結合方式，而原子間結合方式，最終決定了材料的種類。換句話說，原子的結構和關系，直接影響了材料的物理和化學性質(zhì)，導致不同材料有不同性能?，F(xiàn)在，科學家實現(xiàn)了用3D“目光”看清這種結構關系，并解鎖了原子在多種條件下的排列變化，無疑等同于有了一把開門鑰匙，門內(nèi)則是新一代材料的美好世界。
