Năm 2025, cộng đồng khoa học đã ghi nhận một thành tựu nổi bật, hứa hẹn định hình lại các giới hạn kỹ thuật hiện tại. Công trình nghiên cứu của Giáo sư Martin Harmer thuộc Đại học Lehigh, tập trung vào cấu trúc nguyên tử của các ranh giới hạt trong gốm sứ, đã được Quỹ Falling Walls (Falling Walls Foundation) vinh danh là một trong mười đột phá khoa học toàn cầu quan trọng nhất trong năm. Sự kiện này đánh dấu sự thay đổi mô hình trong việc chế tạo vật liệu, nơi những hạn chế trước đây đang dần nhường chỗ cho sự hiểu biết mới mẻ về vật chất ở cấp độ nền tảng.
Giáo sư Harmer, người giữ chức vụ Giáo sư Danh dự về Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu tại Đại học Lehigh, đồng thời là lãnh đạo Sáng kiến Tổng thống "Giao diện Nano-Con người" (Nano-Human Interfaces), đã dành tâm huyết nghiên cứu các ranh giới hạt—những điểm tiếp xúc nơi các hạt tinh thể kết nối trong vật liệu đa tinh thể. Theo lịch sử, những ranh giới này thường bị coi là điểm yếu cố hữu của gốm sứ, là khu vực tích tụ các khuyết tật dẫn đến sự phá hủy. Công trình của Harmer, theo các thông cáo báo chí, đã "phá vỡ bức tường ngăn cách giữa khoa học vật liệu và ứng dụng thực tiễn". Điểm mấu chốt là việc lập bản đồ cấu trúc nguyên tử ba chiều của các ranh giới này với độ phân giải cấp độ nguyên tử.
Mức độ chi tiết chưa từng có này đạt được nhờ sự kết hợp hài hòa giữa các phương pháp tiên tiến: kính hiển vi điện tử truyền qua quét có hiệu chỉnh quang sai và mô hình hóa tính toán phức tạp. Giáo sư Harmer nhấn mạnh rằng nhóm nghiên cứu đã xây dựng được một "lộ trình chi tiết để thiết kế các sản phẩm gốm sứ bền bỉ và tuổi thọ cao hơn". Sự đóng góp vào khám phá này còn có sự tham gia của các đối tác quốc tế, bao gồm các chuyên gia từ Viện Max Planck và Đại học Khoa học và Công nghệ Thượng Hải. Cộng sự của Harmer, Zaoli Zhang, nhận định rằng công trình này "mở ra cánh cửa cho việc điều chỉnh vật liệu chính xác ở cấp độ nguyên tử", báo hiệu một sự chuyển đổi sang độ chính xác tinh vi trong kỹ thuật cấu tạo vật liệu.
Công trình của Harmer, được Quỹ Falling Walls ghi nhận cùng với các đổi mới trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo và y sinh học, mang đến một phương pháp tiếp cận mới mẻ so với các vật liệu truyền thống, chẳng hạn như siêu hợp kim niken. Các nghiên cứu trước đây của Harmer đã chứng minh cách thức các ranh giới hạt có thể được biến đổi thành nguồn gốc của sự ổn định và độ bền vượt trội. Ứng dụng thực tiễn của kiến thức này hứa hẹn sẽ thay đổi toàn bộ các ngành công nghiệp: trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nó có thể dẫn đến việc chế tạo cánh tuabin chịu được nhiệt độ cao hơn; còn trong điện tử học, nó sẽ tạo ra các chất bán dẫn có hiệu suất cao hơn.
Mặc dù tiềm năng là rõ ràng, các chuyên gia thị trường vẫn chỉ ra những thách thức liên quan đến việc mở rộng quy mô sản xuất đạt đến mức độ đòi hỏi độ chính xác nguyên tử. Điều này kéo theo nhu cầu cấp thiết về việc triển khai các cơ sở sản xuất tiên tiến và vượt qua các nút thắt cổ chai trong chuỗi cung ứng. Tuy nhiên, sự công nhận toàn cầu này đóng vai trò là chất xúc tác mạnh mẽ cho các nghiên cứu tiếp theo, nhằm hài hòa những khám phá lý thuyết với thực tế sản xuất quy mô lớn, mở đường cho các vật liệu sẽ định hình công nghệ của tương lai.