在最新一期《自然·材料》雜誌上的一篇論文中，澳洲雪梨大學團隊報告了一種解碼「材料基因組」的新方法。此方法能偵測晶體材料原子級結構的微小變化，並提高了人們理解材料特性和行為基本起源的能力。

來自原子探針的模擬二維原子影像。圖片來源：雪梨大學

這項突破對於開發創新材料至關重要，將推動人們開發用於航空航天業的更堅固且更輕的合金、用於電子設備的新一代半導體以及用於電動馬達的改進磁鐵。

本研究利用原子探針斷層掃描（APT）技術來解開短程階（SRO）的複雜性。 SRO製程是了解局部原子環境的關鍵。 SRO常被比喻為“材料基因組”，即晶體內原子的排列或構型。其重要性在於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，這些特性對事後產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，這類合金在高階工程應用中非常有前途。團隊利用複雜的APT成像數據，並結合先進的數據科學技術，實現了以3D形式可視化原子，從而觀察和測量SRO，並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。