Upptäckten av grafen, en 2D-skiktad form av kol, en gång orsakade ett paradigmskifte inom vetenskap och teknik som ingen annan. Eftersom detta undermaterial väckte uppmärksamhet från materialforskare runt om i världen, det stimulerade forskning om andra material som var strukturellt lika, som "van der Waals material, "som omfattar starkt bundna 2D-atomlager som hålls samman av svaga interlagerinteraktioner som kallas "van der Waals-krafter." Dessa material fångade snabbt eftersom de var mycket gynnsamma för strukturella modifieringar, som att stapla, vridning, och införande av främmande molekyler mellan lager, vilket gav dem intressanta fysikaliska egenskaper med flera praktiska tillämpningar.

Ungefär samtidigt, det uppstod en annan anmärkningsvärd klass av material som kallas "högentropilegeringar" (HEA). HEA bildas genom att blanda fem eller fler metaller i specifika koncentrationer så att ett oändligt antal potentiella kombinationer är möjliga helt enkelt genom att justera deras spinn (inneboende vinkelmomentum), avgift, och sammansättning. Anmärkningsvärda egenskaper hos HEA inkluderar deras höga seghet och korrosionsbeständighet. Således, precis som van der Waals material, HEA:er har också flera unika applikationer.

Nu, ett team av forskare från Japan och Kina har försökt att slå samman dessa två typer av material för att bilda något som ärver bådas önskvärda egenskaper. Prof. Hideo Hosono från Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Japan, som är pionjären inom 2D-elektridmaterial och ledde studien, beskriver deras motivering:"Äktenskapet mellan dessa två material skulle ge oss fler grader av frihet och utöka territoriet för båda, öppnar nyare applikationsmöjligheter."

I deras studie, publiceras i Journal of the American Chemical Society, teamet syntetiserade först polykristallina och enkristallina prover av de nya materialen, som de kallade "högentropi van der Waals, " eller HEX, material. De karakteriserade sedan strukturerna och kemiska tillstånden för dessa nya material med hjälp av röntgendiffraktion och röntgenfotoelektronspektroskopi, respektive. Bland de fysikaliska egenskaper de mätte var resistivitet, magnetisk ordning, och värmekapacitet. De mätte också materialens korrosionsbeständighet i syra, bas, och organiska lösningar.

HEX-materialen kom från tre kategorier av van der Waals (vdW) material, nämligen, metalldikalkogenider (med formel ME2, M =metall, E =svavel, Selen, Tellur), halogenider, och fosfortrisulfid (PS3), som var och en blandades med en unik kombination av övergångsmetaller t.ex. järn, nickel, kobolt, mangan.

Teamet fann att genom att introducera flera komponenter, de kan inducera flera anmärkningsvärda fysikaliska egenskaper såsom supraledning (dikalkogenid HEX), magnetisk ordning (PS3 HEX), metallisolatorövergång (dikalkogenid HEX), och stark korrosionsbeständighet (dikalkogenid HEX).

Med dessa uppmuntrande resultat, teamet överväger praktiska tillämpningar av HEX-material. "Den höga korrosionsbeständigheten kan vara en lovande väg för design av heterogena katalysatorer. Konceptet med hög entropi kan också introduceras till andra lågdimensionella material, och med tanke på deras oändliga möjligheter, vi tycker att dessa material förtjänar fokus från forskarsamhället, " säger en upprymd professor Hosono.

En oändlighet av möjligheter är svår att ignorera.