Att optimera prestandan hos mjuka magnetiska material kräver förståelse för nanostrukturen och hänsyn till den lokala sammansättningen av varje fas. Forskarna korrelerade framgångsrikt kristallisationstillståndet i legeringen till lokal sammansättning med ny massbalans. Kompositionens legering (Fe ₆₅ Co ₃₅ ) _79,5 B ₁₃ Si ₂ Obs ₄ Cu _1.5 syntetiserades och värmebehandlades därefter av forskargruppen av professor Michael McHenry vid Carnegie Mellon University. Atomprobtomografi (APT) användes sedan för att karakterisera de olika stadierna av kristallisation i EMSL, laboratoriet för miljömolekylära vetenskaper. APT producerade 3D-atomkartor över alla legeringsbeståndsdelar (visas i IEEE Transactions on Magnetics-omslaget). De lokala koncentrationerna av grundämnen erhållna genom APT användes sedan i massbalanser (kvantifiering av glasbildarna i nanokristaller, berikning av glasbildare, och utarmning av järn och kobolt i den amorfa fasen).

Mjuka magnetiska material behåller inte sin magnetism när de tas bort från ett magnetfält och används ofta för att konstruera magnetiska komponenter för motorer, kraftgeneratorer, och kraftelektronik. "Mjuk" syftar på deras lilla tvångsförmåga, vilket innebär att de lätt kan magnetiseras eller avmagnetiseras. Utmaningen är att utveckla skalbara vägar för att producera bulkkvantiteter av mjukt magnetiskt material samtidigt som man behåller de unika egenskaperna i nanoskala som är ansvariga för de önskvärda mjukmagnetiska egenskaperna.

Att förbättra prestandan hos bulkmjuka magnetiska material kan ha stor inverkan på kraftomvandling och enbart elektriska maskiner eftersom 30 procent av elen som förbrukas i USA används av elmotorer, och 80 procent av all genererad elektricitet beräknas flöda genom kraftelektronik till 2030. Högpresterande mjuka magnetiska material kan avsevärt förbättra effektiviteten i elproduktionen. Till exempel, en 1 procents ökning av energigenereringseffektiviteten genom avancerade mjuka magnetiska material kan resultera i 159 TWh i energibesparingar.

Ett mål för MS ³ Initiativet är att utveckla metoder för att producera bulk nanostrukturerade material med hjälp av skalbara, kostnadseffektiva processer baserade på en förståelse för de vetenskapliga principer som ligger till grund för dessa processer. PNNL använder nya bearbetningstekniker för att producera bulk nanostrukturerade material med nanometerstora funktioner för användning i kraftelektronik (mjuka magneter), skörd av avfallsenergi (termoelektrisk), och lättviktsbilar/lastbilar (konstruktionsmaterial). Dessa tekniker kan revolutionera vår förmåga att göra avancerade, högpresterande material.