晶體無處不在：例如，大多數(shù)金屬都是晶體。以其原子的近乎完美的組織而聞名，晶體總是包含缺陷，這些缺陷被稱為缺陷。結(jié)晶固體中缺陷的濃度和形態(tài)對材料的性能有直接影響。因此，提高對晶體缺陷及其演變的理解將使預(yù)測材料隨時(shí)間變化的變化變得更加容易。了解此類變化對于確保在輻照等惡劣環(huán)境條件下進(jìn)行設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)尤為重要。

在現(xiàn)代材料科學(xué)中，研究人員使用超大規(guī)模計(jì)算機(jī)模擬來模擬結(jié)晶固體中缺陷的發(fā)生和演變。然而，產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)流使得分析數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)成為一個(gè)極其復(fù)雜的過程。CEA 的研究人員的工作結(jié)果最近發(fā)表在Nature Communications 上，他們提出了一種可以普遍應(yīng)用于克服這一困難的新方法。這種新方法是第一種可應(yīng)用于所有具有晶體結(jié)構(gòu)的材料的方法。提供缺陷及其原子環(huán)境的連續(xù)可視化，這有助于描述復(fù)雜的物理過程，例如輻照下缺陷的遷移。

來自 CEA 核能部和應(yīng)用部的研究人員利用人工智能方法開發(fā)了一種算法，該算法描述了由材料缺陷引起的局部原子環(huán)境扭曲。該畸變分?jǐn)?shù)有助于自動缺陷定位，并能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行“分層”描述，可用于區(qū)分晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)具有不同畸變水平的區(qū)域。

這項(xiàng)研究的結(jié)果為整個(gè)材料科學(xué)界的未來發(fā)展開辟了許多令人興奮的可能性。這些模擬工具可用于自動分析龐大的數(shù)據(jù)集，例如由原子探針斷層掃描、透射電子顯微鏡和同步輻射等實(shí)驗(yàn)技術(shù)生成的數(shù)據(jù)集，這些方法已被用于探索物質(zhì)的奧秘。這些發(fā)展也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域，包括化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)，例如，檢測癌癥特征的細(xì)胞缺陷。

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