Det bedste fra begge verdener:Høj entropi møder lave dimensioner, åbner op for uendelige muligheder

Opdagelsen af ​​grafen, en 2D lagdelt form af kulstof, engang forårsagede et paradigmeskifte inden for videnskab og teknologi som ingen anden. Da dette vidundermateriale tiltrak opmærksomhed fra materialeforskere rundt om i verden, det ansporede til forskning i andre materialer, der var strukturelt ens, såsom "van der Waals materialer, "som omfatter stærkt forbundne 2D-atomlag, der holdes sammen af ​​svage interlagsinteraktioner kaldet "van der Waals-kræfter." Disse materialer fangede hurtigt, fordi de var meget befordrende for strukturelle modifikationer, såsom stabling, vridning, og indsættelse af fremmede molekyler mellem lag, hvilket gav dem interessante fysiske egenskaber med flere praktiske anvendelser.

Omtrent samtidig, der opstod en anden bemærkelsesværdig klasse af materialer kaldet "højentropi legeringer" (HEA). HEA dannes ved at blande fem eller flere metaller i specifikke koncentrationer, således at et uendeligt antal potentielle kombinationer er mulige blot ved at justere deres spin (iboende vinkelmomentum), oplade, og sammensætning. Bemærkelsesværdige egenskaber ved HEA'er omfatter deres høje sejhed og korrosionsbestandighed. Dermed, ligesom van der Waals materialer, HEA'er har også flere unikke applikationer.

Nu, et hold videnskabsmænd fra Japan og Kina har forsøgt at fusionere disse to typer materialer for at danne noget, der arver begges ønskelige egenskaber. Prof. Hideo Hosono fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Japan, hvem er pioneren inden for 2D-elektride materialer og ledede undersøgelsen, beskriver deres motivation:"Ægteskabet mellem disse to materialer ville give os flere grader af frihed og udvide begges territorium, åbner op for nyere anvendelsesmuligheder."

I deres undersøgelse, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society, holdet syntetiserede først polykrystallinske og enkeltkrystalprøver af de nye materialer, som de kaldte "højentropi van der Waals, " eller HEX, materialer. De karakteriserede derefter strukturerne og kemiske tilstande af disse nye materialer ved hjælp af røntgendiffraktion og røntgenfotoelektronspektroskopi, henholdsvis. Blandt de fysiske egenskaber de målte var resistivitet, magnetisk bestilling, og varmekapacitet. De målte også materialernes korrosionsbestandighed i syre, grundlag, og økologiske løsninger.

HEX-materialerne kom fra tre kategorier af van der Waals (vdW) materialer, nemlig metaldichalcogenider (med formel ME2, M =metal, E =Svovl, Selen, Tellurium), halogenider, og phosphortrisulfid (PS3), hver af dem blev blandet med en unik kombination af overgangsmetaller f.eks. jern, nikkel, kobolt, mangan.

Holdet fandt ud af, at ved at introducere flere komponenter, de kunne inducere flere bemærkelsesværdige fysiske egenskaber såsom superledningsevne (dichalcogenid HEX), magnetisk bestilling (PS3 HEX), metal-isolator overgang (dichalcogenid HEX), og stærk korrosionsbestandighed (dichalcogenid HEX).

Med disse opmuntrende resultater, holdet overvejer praktiske anvendelser af HEX-materialer. "Den høje korrosionsbestandighed kan være en lovende vej til design af heterogene katalysatorer. Begrebet høj entropi kan også introduceres til andre lavdimensionelle materialer, og overvejer deres uendelige muligheder, vi mener, at disse materialer fortjener fokus fra forskningssamfundet, " siger en begejstret prof. Hosono.

En uendelighed af muligheder er svære at ignorere.