نانوذرات آلیاژی با آنتروپی بالا ساخته شده با 17 فلز مختلف

مقاله شیمی روش سنتز نانوذرات آلیاژی با آنتروپی بالا ساخته شده با 17 فلز مختلف که این مواد به دلیل خواص الکترونیکی، شیمیایی و فیزیکی جالب و قابل تنظیم می توانند در طیف وسیعی از کاربردها استفاده شوند. در طول دو دهه گذشته، علاقه فزاینده ای به ایجاد آلیاژهای با آنتروپی بالا – مواد ساخته شده از عناصر فلزی متعدد – وجود داشته است. محققان امیدوارند با مخلوط کردن عناصر با ویژگی‌های مختلف، موادی با ویژگی‌های جدید و جالب را کشف کنند – برای مثال، آنها ممکن است کاتالیزورهای بهتری در شرایط سازگار با محیط زیست باشند.

تا به حال، نانوذرات آلیاژی با آنتروپی بالا نیاز داشتند که اجزای خود دارای خواص سازگاری مانند شعاع اتمی یا نقاط ذوب مشابه باشند. اما اکنون، تیمی به سرپرستی محققان دانشگاه ووهان و دانشگاه جنوبی شنژن راهی برای تولید نانوذراتی یافته‌اند که حاوی عناصری هستند که قبلاً به سختی با هم مخلوط می‌شدند.

Abstract
High-entropy alloy nanoparticles (HEA-NPs) show great potential as functional materials. However, thus far, the realized high-entropy alloys have been restricted to palettes of similar elements, which greatly hinders the material design, property optimization and mechanistic exploration for different applications. Herein, we discovered that liquid metal endowing negative mixing enthalpy with other elements could provide a stable thermodynamic condition and act as a desirable dynamic mixing reservoir, thus realizing the synthesis of HEA-NPs with a diverse range of metal elements in mild reaction conditions. The involved elements have a wide range of atomic radii (1.24–1.97 Å) and melting points (303–3,683 K). We also realized the precisely fabricated structures of nanoparticles via mixing enthalpy tuning. Moreover, the real-time conversion process (that is, from liquid metal to crystalline HEA-NPs) is captured in situ, which confirmed a dynamic fission–fusion behaviour during the alloying process.