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  2. Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM
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    Dataset: Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM

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    -
    Related identifier:
    (Is Identical To) https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000164027 - URL
    Creator/Author:
    Kang, Sangjun https://orcid.org/0000-0002-5096-5965 [Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)]

    Wollersen, Vanessa [Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)]

    Minnert, Christian [Technische Universität Darmstadt (TU Darmstadt)]

    Durst, Karsten [Technische Universität Darmstadt (TU Darmstadt)]

    Kim, Hyoung Seop [Kim, Hyoung Seop]

    Kuebel, Christian https://orcid.org/0000-0001-5701-4006 [Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)]

    Mu, Xiaoke [Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)]
    Contributors:
    -
    Title:
    Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM
    Additional titles:
    -
    Description:
    (Abstract) Amorphous materials, e.g., polymers, metallic and oxidic glasses, consist of heterogeneous atomic/molecular packing at the nanoscale. Spatial variation of the local structure plays an important role in determining material properties. Experimentally probing the local atomic structure within the amor... Amorphous materials, e.g., polymers, metallic and oxidic glasses, consist of heterogeneous atomic/molecular packing at the nanoscale. Spatial variation of the local structure plays an important role in determining material properties. Experimentally probing the local atomic structure within the amorphous phase has been one of the main challenges for material research. Here, we present a new approach to characterize the local atomic structure and map structural variants in the amorphous phase using machine learning (ML) aided four dimensional-scanning transmission electron microscopy (4D-STEM). We utilized nonnegative matrix factorization (NMF) to identify the local structural types of metallic glasses from the 4D-STEM dataset. Using Fe-based metallic glasses as a model system, we demonstrate that two basic structural types, one with a more liquid-like and another with a more solid-like structure, are distributed throughout the glass with a characteristic length scale of a few nanometers. Thermal annealing induces a change in their distribution and relative population but without the appearance of any additional phase. This provides new insight into the relaxation phenomena of metallic glass and solid experimental evidence for the theoretical hypothesis on atomic packing in glassy structures.

    Amorphous materials, e.g., polymers, metallic and oxidic glasses, consist of heterogeneous atomic/molecular packing at the nanoscale. Spatial variation of the local structure plays an important role in determining material properties. Experimentally probing the local atomic structure within the amorphous phase has been one of the main challenges for material research. Here, we present a new approach to characterize the local atomic structure and map structural variants in the amorphous phase using machine learning (ML) aided four dimensional-scanning transmission electron microscopy (4D-STEM). We utilized nonnegative matrix factorization (NMF) to identify the local structural types of metallic glasses from the 4D-STEM dataset. Using Fe-based metallic glasses as a model system, we demonstrate that two basic structural types, one with a more liquid-like and another with a more solid-like structure, are distributed throughout the glass with a characteristic length scale of a few nanometers. Thermal annealing induces a change in their distribution and relative population but without the appearance of any additional phase. This provides new insight into the relaxation phenomena of metallic glass and solid experimental evidence for the theoretical hypothesis on atomic packing in glassy structures.

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    (Technical Remarks) Raw data for the publication "Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM"

    Raw data for the publication "Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM"

    Keywords:
    Four dimensional-scanning transmission electron microscopy (4D-STEM)
    Pair distribution function (PDF)
    Nonnegative matrix factorization (NMF)
    Metallic glasses
    Related information:
    -
    Language:
    -
    Publishers:
    Karlsruhe Institute of Technology
    Production year:
    2022
    Subject areas:
    Engineering
    Resource type:
    Dataset
    Data source:
    -
    Software used:
    -
    Data processing:
    -
    Publication year:
    2023
    Rights holders:
    Kang, Sangjun https://orcid.org/0000-0002-5096-5965

    Wollersen, Vanessa

    Minnert, Christian

    Durst, Karsten

    Kim, Hyoung Seop

    Kuebel, Christian https://orcid.org/0000-0001-5701-4006

    Mu, Xiaoke
    Funding:
    -
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    Name Storage Metadata Upload Action
    Status:
    Published
    Uploaded by:
    kitopen
    Created on:
    2023-11-08
    Archiving date:
    2023-11-10
    Archive size:
    224.2 MB
    Archive creator:
    kitopen
    Archive checksum:
    14ec321b51913f4558339c1806980609 (MD5)
    Embargo period:
    -
    The metadata was corrected retroactively. The original metadata will be available after download of the dataset.
    dataset/Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM
    DOI: 10.35097/1802
    Publication date: 2023-11-10
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    This work is licensed under
    CC BY 4.0
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    Cite Dataset
    Kang, Sangjun; Wollersen, Vanessa; Minnert, Christian; et al. (2023): Mapping local atomic structure of metallic glasses using machine learning aided 4D-STEM. Karlsruhe Institute of Technology. DOI: 10.35097/1802
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