日本新日铁住金公司、东北大学、高能量加速器研究机构（KEK）近日宣布，对于金属氧化物化学状态不均匀变化现象，在世界上首次开发出用光源放射线的X射线显微法进行观察，并利用应用数学中的PersistentHomology方法分析不均匀的“形态”变化，锁定导致材料整体劣化的起点的研究方法。这是一种关注不均匀“形态”的新探讨，可作为利用机械学习和人工智能的材料开发的方法之一，无需依赖经验及预备知识。
   研究团队确立了采用X射线吸收细微结构法对炼铁原料之一烧结矿（氧化铁块）的变化进行三维观察的技术。取出还原反应过程中的烧结矿，观察铁原子的价数及其相邻的原子数和距离如何变化，明确了是主要三种化学状态复杂且不均匀地相互混合，同时反应进程继续。在还原反应的变化中，将两种相（氧化铁、钙-铁系氧化物）视为开孔的物体，分析与反应同时发生的形状、大小、分布等如何变化，并成功在原始数据上映射出与造成劣化起点对应的位置。这样，若将劣化起点作为“形态”，发现有两种“沙漏型的钙铁氧体相”与两种“小的岛型氧化铁”，共计四种类型。其中，岛型是预想以外的形态，因此确认此方法有利于获得超越常规的认知。
   该项目开发时间约三年，KEK负责协调和测定，东北大学负责组织分析，新日铁住金负责烧结矿样品制备和测定等。在新日铁住金，希望通过对高炉内烧结矿开裂机理分析，获得烧结矿组织的开发指导思想，提高烧结矿成材率、实现高炉作业稳定。