Udvikling af et atomarrangement med flere elementer

For første gang har en forskergruppe ved University of Maryland (UMD) demonstreret single-phase nanoscale multi-principal element intermetallics (MPEI'er) med op til otte metaller - fuldstændig uden partikelvækst eller faseadskillelse - via en ny multi -element uorden-til-orden strategi. Denne tilgang demonstrerer en generel strategi for syntetisering af MPEI nanopartikler, der ikke kun giver et skridt mod oktonære intermetalliske forbindelser, men muliggør også syntesen af ​​MPEI'er på nanoskala.

Nano-MPEI'er er intermetalliske forbindelser - omkring 4-5 nanometer i diameter - sammensat af multi-elementære metaller i bestemte proportioner, i modsætning til legering, for eksempel, som har variable proportioner. Egenskaberne og krystalstrukturen dannet af disse intermetalliske forbindelser er forskellige fra dets bestanddele.

Undersøgelsen, ledet af Liangbing Hu, Herbert Rabin Distinguished Professor of Materials Science and Engineering (MSE) ved University of Maryland (UMD) og direktør for Center for Materials Innovation (CMI) – blev offentliggjort i Science Advances i> den 28. januar 2022. Mingjin Cui, en tidligere MSE Faculty Assistant ved UMD, fungerede som den første forfatter på forskningspapiret.

"Nøjagtigt at kontrollere atomarrangementet inde i nanopartikler er en stor udfordring," sagde Hu. "Vi opnåede de multi-elemental ordnede intermetalliske nanopartikler ved en unik uorden-til-orden overgangsstrategi. Strategien kan udvides til at producere et kombinatorisk bibliotek af intermetalliske nanomaterialer, der kan have nye egenskaber og anvendelser."

For at opnå dette opvarmede gruppen hurtigt metal-salt-prækursorer på et kulstofsubstrat ved 1100 K. Når de var afkølet, genopvarmede de nanopartiklerne i fem minutter, igen ved 1100 K, for at tilskynde til atomomlægning (og dermed sikre, at grundstofferne falder i den rigtige rækkefølge). ), hvilket gav plads til et mere stabilt MPEI-arrangement. Derefter blev elementerne hurtigt afkølet. Resultatet var MPEI nanopartikler med en intermetallisk struktur med flere elementer.

"Det, der gør dette arbejde specielt, er, at nano-MPEI'erne i dette tilfælde viser høj aktivitet og stabilitet i katalyse," sagde Cui. "Nano-MPEI'er er ikke tidligere blevet opnået ved traditionel våd kemi eller langvarige sintringsprocesser."

Ikke alene kan denne proces styrke applikationer inden for katalyse, magnetik og superledere, men gruppen forventer at skabe et bibliotek, så at sige, af nanopartikel MPEI'er, som potentielt kan vige for en ny grænse for intermetallisk forskning og applikationer. + Udforsk yderligere

En lavpris, højtydende multinær intermetallisk forbindelse som en aktiv elektrokatalysator til brintproduktion