完美的晶体在自然界是不存在的。现实中的材料往往存在缺陷，和化学有序/无序态，例如晶界，位错，界面，表面重构以及点缺陷。这些缺陷严重影响着材料的性质和功能。尽管材料的定量表征方法被快速建立，但精确处理有序/无序排列的三维（3D）原子和晶体缺陷对材料性质的影响仍是一大挑战。与此同时，量子力学计算方法，如密度泛函理论（DFT）已经从开始的理想块材模型处理系统发展为了具有掺杂、位错、晶界和界面的真实材料模型处理系统，但是这些计算方法重度依赖平均原子模型晶体学。为了提高第一原理计算的预测能力，有必要在一般晶体学测量的真实系统之外使用原子坐标。

　　加利福尼亚大学纳米系统研究所的Jianwei Miao教授（通讯作者）团队近日确定了一个由6569个铁原子和16627个铂原子组成的铁-铂纳米颗粒各个原子的三维坐标，并且在原子水平上精确测量了它的化学有序/无序态和晶体缺陷对材料性质的影响。前所未有地是，该团队还辨别出了材料丰富的三维结构细节，包括其中的原子成分、生长晶界、反相晶界、反位点缺陷和交换缺陷。该团队研究表明，通过直接输入DFT计算中材料的性质（如原子自旋、轨道磁矩以及局部磁晶各向异性）可以实现在22皮秒精度下测定材料中的原子坐标和化学成分。

　　采用原子坐标和化学成分直接输入的DFT法获得的[100]和[001]方向之间的局域磁晶各向异性能（MAE）信息