东北大学的一个研究小组发现，具有相同成分的非晶材料表现出不同的导热率可归因于其原子结构中原子环的大小。这是最早证明非晶材料的结构特征与其物理性质相关的研究之一。

合成具有相同成分但导热系数不同的非晶材料已经是可行的。然而，由于缺乏适当的分析方法，导致导热系数差异的结构因素尚未确定。

仅基于高分辨率透射电子显微镜(TEM)观察不可能识别具有不同热导率的非晶锗(Ge)材料之间的结构差异。研究小组利用数据科学技术——拓扑数据分析和主成分分析——分析了非晶Ge材料的TEM图像，并识别了材料之间的结构差异。

研究小组发现，在较低温度下沉积的薄膜样本的原子结构往往以较小的原子环(Ge25)为主，而在较高温度下沉积的样本则包含较高比例的较大原子环(Ge300)。

理论上，较大的原子环已被证明与较高的导热率相关。这项研究发现 Ge300 的热导率高于 Ge25，结果与理论证据一致。

该研究项目中开发的数据科学技术可用于识别材料中的亚稳态相，这是使用传统结构分析技术无法实现的任务。因此，这些技术预计可用于开发亚稳态相集成热控制材料。除热性能外，它们还可用于识别与非晶材料的机械、电和其他性能相关的结构特征。

该研究由徐一斌(中国科学院材料基础研究中心数据驱动无机材料组组长)和赤木一人(东北大学材料研究所副教授)组成的研究小组进行。这项工作是 JST CREST 探索未知材料项目的一部分(研究主管：北川浩教授)。