一种新的显微镜方法让研究人员能够检测到晶体材料原子级结构的微小变化，例如用于船体的高级钢材和用于电子产品的定制硅。该技术可以提高我们理解材料特性和行为基本起源的能力。

在今天发表在《自然材料》上的一篇论文中，悉尼大学航空航天、机械与机电一体化工程学院的研究人员介绍了一种解读材料内原子关系的新方法。

这项突破将有助于开发用于航空航天工业的强度更高、重量更轻的合金、用于电子工业的新一代半导体以及用于电动机的改良磁铁。它还可以帮助创造可持续、高效且具有成本效益的产品。

这项研究由悉尼大学副校长(研究基础设施)西蒙·林格教授领导，利用原子探针断层扫描 (APT) 的力量来揭开短程有序 (SRO) 的复杂性。SRO 过程是了解局部原子环境的关键，而这对于开发可能支撑新一代合金和半导体的创新材料至关重要。

SRO 有时被比作“材料基因组”，即晶体内原子的排列或配置。这很重要，因为不同的局部原子排列会影响材料的电子、磁性、机械、光学和其他特性，这些特性与一系列产品的安全性和功能性有关。

到目前为止，SRO 一直难以测量和量化，因为原子排列的规模非常小，用传统的显微镜技术很难看到。

Ringer 教授团队开发出使用 APT 的新方法，克服了这些挑战，为材料科学的进步铺平了道路，这可能对船体钢材和各行各业电子产品定制硅产生深远影响。

“我们的研究代表了材料科学的重大突破，”航空航天、机械和机电一体化工程学院 (AMME) 的材料工程师 Ringer 教授说。

“除了晶体结构和对称性之外，我们还想更多地了解晶体内原子尺度的邻域关系——它们是随机的还是非随机的?如果是后者，我们希望对其进行量化。SRO 为我们提供了这些信息，为定制设计的材料开辟了巨大的可能性，这些材料是逐个原子设计的，具有特定的邻域排列，以实现所需的强度等特性。”