L'ottimizzazione delle prestazioni dei materiali magnetici morbidi richiede la comprensione della nanostruttura e la considerazione della composizione locale di ciascuna fase. I ricercatori hanno correlato con successo lo stato di cristallizzazione nella lega alla composizione locale con un nuovo bilancio di massa. La lega di composizione (Fe ₆₅ Co ₃₅ ) _79,5 B ₁₃ si ₂ Nb ₄ Cu _1.5 è stato sintetizzato e successivamente trattato termicamente dal gruppo di ricerca del professor Michael McHenry della Carnegie Mellon University. La tomografia a sonda atomica (APT) è stata quindi utilizzata per caratterizzare i vari stadi di cristallizzazione in EMSL, il Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali. APT ha prodotto mappe atomiche 3-D di tutti i costituenti della lega (mostrate nella copertina IEEE Transactions on Magnetics). Le concentrazioni locali di elementi ottenute tramite APT sono state poi utilizzate nei bilanci di massa (quantificando i formatori di vetro nei nanocristalli, arricchimento di formatori di vetro, e deplezione di ferro e cobalto nella fase amorfa).

I materiali magnetici morbidi non mantengono il loro magnetismo quando vengono rimossi da un campo magnetico e sono ampiamente utilizzati per costruire componenti magnetici per motori, generatori di corrente, ed elettronica di potenza. "Soft" si riferisce alla loro piccola coercitività, il che significa che possono essere facilmente magnetizzati o smagnetizzati. La sfida consiste nello sviluppo di percorsi scalabili per la produzione di grandi quantità di materiale magnetico morbido mantenendo le caratteristiche uniche su scala nanometrica responsabili delle proprietà magnetiche morbide desiderabili.

Migliorare le prestazioni dei materiali magnetici morbidi sfusi può avere un grande impatto nella conversione di potenza e nelle sole macchine elettriche perché il 30% dell'elettricità consumata negli Stati Uniti è utilizzata da motori elettrici, e si prevede che l'80% di tutta l'elettricità generata fluirà attraverso l'elettronica di potenza entro il 2030. I materiali magnetici morbidi ad alte prestazioni possono migliorare notevolmente l'efficienza della generazione di elettricità. Per esempio, un aumento dell'1% nell'efficienza della generazione di energia attraverso materiali magnetici morbidi avanzati può comportare un risparmio energetico di 159 TWh.

Un obiettivo della SM ³ L'iniziativa consiste nello sviluppare metodi per produrre materiali nanostrutturati sfusi utilizzando scalabili, processi economici basati sulla comprensione dei principi scientifici alla base di tali processi. PNNL utilizza nuove tecniche di elaborazione per produrre materiali nanostrutturati sfusi con caratteristiche di dimensioni nanometriche da utilizzare nell'elettronica di potenza (magneti morbidi), raccolta di energia di scarto (termoelettrica), e auto/camion leggeri (materiali strutturali). Queste tecniche potrebbero rivoluzionare la nostra capacità di rendere avanzate, materiali ad alte prestazioni.