원자 수준의 결함에 대한 이해는 다양한 기술적 응용에서 매우 중요하다. 브래그(coherent) 일관성 X선 회절 이미징(Bragg coherent X-ray diffraction imaging, BCDI)은 현장(in situ) 및 작동 중(operando) 조건에서 이러한 재료에 대해 비파괴적인 3차원 이미징을 가능하게 하지만, 공간 해상도에 한계가 있다. 이러한 한계는 물리량의 정확한 계산, 예를 들어 변형장 에너지 및 변형 상관 길이(strain correlation lengths) 산출을 방해한다. 본 연구에서는 원래 측정 데이터셋을 binning 또는 크롭을 통해 제한하여 획득한 다수의 데이터셋을 평균내고 결합하는 과정을 주된 기반으로 하여 향상된 해상도의 영상을 추론하는 확장 이미지 복원(extended image restoration, ExImRes) 방법을 제시한다. 우리는 ExImRes를 두 가지 나노결정 예시—키랄(chiral) 금 나노입자와 백금 나노입자—에 적용하여, 변형장 에너지 및 원자 수준 변형의 상관 길이를 정밀하게 산출할 수 있는 향상된 공간 해상도를 얻었다. 향상된 영상은 기존의 전통적 BCDI 방법으로는 접근할 수 없었던 격자 스케일의 상세 정보를 드러냈다. 본 연구 결과는 상호공간(역공간)과 실공간 간 변환을 포함하는 이미징 기법에서 고해상도 분석을 획득하고 재료과학의 근본 현상을 이해하기 위해 ExImRes를 발전시키는 데 기여한다.

원자 구조의 무질서화는 상이 정렬된 상태에서 거의 기대되지 않는 기능을 제공하며, 여기에는 상변화 메모리와 포토닉 컴퓨팅이 포함된다. 이러한 접근은 저지연의 신경형 공학을 위해 폰 노이만(von Neumann) 아키텍처를 혁신할 가능성을 지닌다. 그러나 무질서화 과정에서의 상당한 에너지 소비는 데이터 신뢰성과 통합 효율을 저해하며, 통상적으로 이러한 과정은 용융 이후에 일어나는 것으로 간주되어 왔다. 본 연구에서는 등시간성(isochronal) 및 등체적성(isochoric) 방식에서의 무질서화 시간을 조사함으로써, 기존의 용융-급랭(melt-quenching) 이론에 도전한다. 순수 Sb, Ag-In-Sb-Te, In의 무질서화 시간은 InSb의 그것을 50배 이상 초과하며, 이는 InSb에 비해 Sb의 더 높은 융점과 더 낮은 레이저 흡수율에도 불구한 결과이다. 이러한 비자명한 대조는 이론적 계산으로 설명되는데, 비국소화된 전자는 용융점 이하에서도 결합 길이를 유연하게 변화시킬 수 있게 하며, 결합 방향성의 약화가 원래 위치에서 원자들이 이탈할 수 있는 여지를 제공하기 때문이다. 비국소화된 전자에 의해, 특히 공유결합이 아니라 메타발렌트(metavalent) 및 금속 결합을 통해 원자들은 용융을 겪지 않고도 무질서화될 수 있으며, 이는 InSb에 비해 Sb의 급속한 무질서화와 일치한다. 본 결과는 무질서화 동안의 화학적 상호작용과 동역학적 거동 사이에 존재하나 아직 다뤄지지 않은 공백을 연결하며, 에너지 효율을 개선하기 위해 오로지 용융점에만 의존하기보다는 전자의 비국소화에 초점을 둔 설계 규칙을 제시한다.