完美的晶體在自然界是不存在的。現實中的材料往往存在缺陷，和化學有序/無序態，例如晶界，位錯，界面，表面重構以及點缺陷。這些缺陷嚴重影響著材料的性質和功能。盡管材料的定量表征方法被快速建立，但精確處理有序/無序排列的三維（3D）原子和晶體缺陷對材料性質的影響仍是一大挑戰。與此同時，量子力學計算方法，如密度泛函理論（DFT）已經從開始的理想塊材模型處理系統發展為了具有摻雜、位錯、晶界和界面的真實材料模型處理系統，但是這些計算方法重度依賴平均原子模型晶體學。為了提高第一原理計算的預測能力，有必要在一般晶體學測量的真實系統之外使用原子坐標。
加利福尼亞大學納米系統研究所的Jianwei Miao教授（通訊作者）團隊近日確定了一個由6569個鐵原子和16627個鉑原子組成的鐵-鉑納米顆粒各個原子的三維坐標，并且在原子水平上精確測量了它的化學有序/無序態和晶體缺陷對材料性質的影響。前所未有地是，該團隊還辨別出了材料豐富的三維結構細節，包括其中的原子成分、生長晶界、反相晶界、反位點缺陷和交換缺陷。該團隊研究表明，通過直接輸入DFT計算中材料的性質（如原子自旋、軌道磁矩以及局部磁晶各向異性）可以實現在22皮秒精度下測定材料中的原子坐標和化學成分。
采用原子坐標和化學成分直接輸入的DFT法獲得的[100]和[001]方向之間的局域磁晶各向異性能（MAE）信息