Het optimaliseren van de prestaties van zacht magnetische materialen vereist inzicht in de nanostructuur en overweging van de lokale samenstelling van elke fase. De onderzoekers correleerden met succes de kristallisatietoestand in de legering met de lokale samenstelling met een nieuwe massabalans. De legering van samenstelling (Fe ₆₅ Co ₃₅ ) _79.5 B ₁₃ Si ₂ Nb ₄ Cu _1.5 werd gesynthetiseerd en vervolgens met warmte behandeld door de onderzoeksgroep van professor Michael McHenry van de Carnegie Mellon University. Atom probe tomography (APT) werd vervolgens gebruikt om de verschillende stadia van kristallisatie in EMSL te karakteriseren, het Environmental Molecular Sciences Laboratory. APT produceerde 3D-atoomkaarten van alle legeringsbestanddelen (getoond in de IEEE Transactions on Magnetics-omslag). De lokale concentraties van elementen verkregen via APT werden vervolgens gebruikt in massabalansen (kwantificering van de glasvormers in nanokristallen, verrijking van glasvormers, en uitputting van ijzer en kobalt in de amorfe fase).

Zacht magnetische materialen behouden hun magnetisme niet wanneer ze uit een magnetisch veld worden verwijderd en worden veel gebruikt om magnetische componenten voor motoren te construeren, stroomgeneratoren, en vermogenselektronica. "Soft" verwijst naar hun kleine coërciviteit, wat betekent dat ze gemakkelijk kunnen worden gemagnetiseerd of gedemagnetiseerd. De uitdaging is om schaalbare routes te ontwikkelen voor het produceren van bulkhoeveelheden zachtmagnetisch materiaal met behoud van de unieke nanoschaalkenmerken die verantwoordelijk zijn voor de gewenste zachtmagnetische eigenschappen.

Het verbeteren van de prestaties van zachte magnetische materialen in bulk kan een grote impact hebben op de stroomconversie en alleen elektrische machines, omdat 30 procent van het elektriciteitsverbruik in de Verenigde Staten wordt gebruikt door elektromotoren, en 80 procent van alle opgewekte elektriciteit zal naar verwachting in 2030 door vermogenselektronica stromen. Krachtige zachte magnetische materialen kunnen de efficiëntie van elektriciteitsopwekking aanzienlijk verbeteren. Bijvoorbeeld, een toename van 1 procent in de efficiëntie van energieopwekking door geavanceerde zachtmagnetische materialen kan resulteren in 159 TWh aan energiebesparingen.

Een doel van de MS ³ Het initiatief is om methoden te ontwikkelen om bulk nanogestructureerde materialen te produceren met behulp van schaalbare, kosteneffectieve processen op basis van inzicht in de wetenschappelijke principes die aan die processen ten grondslag liggen. PNNL gebruikt nieuwe verwerkingstechnieken om nanogestructureerde bulkmaterialen te produceren met eigenschappen van nanometerformaat voor gebruik in vermogenselektronica (zachte magneten), afval energie oogsten (thermo-elektrisch), en lichtgewicht auto's/vrachtwagens (constructiematerialen). Deze technieken kunnen een revolutie teweegbrengen in ons vermogen om geavanceerde, hoogwaardige materialen.