För första gången har en forskargrupp vid University of Maryland (UMD) visat enfas nanoskala multi-principal element intermetallics (MPEI) med upp till åtta metaller – helt utan partikeltillväxt eller fasseparation – via en ny multi -element oordning-till-ordning strategi. Detta tillvägagångssätt visar en allmän strategi för att syntetisera MPEI-nanopartiklar, vilket inte bara ger ett steg mot oktonära intermetalliska material, utan möjliggör också syntesen av MPEI på nanoskala.

Nano-MPEI är intermetalliska föreningar - ungefär 4-5 nanometer i diameter - som består av metaller med flera element i bestämda proportioner, i motsats till legeringar, till exempel, som har varierande proportioner. Egenskaperna och kristallstrukturen som bildas av dessa intermetalliska föreningar skiljer sig från dess beståndsdelar.

Studien, ledd av Liangbing Hu, Herbert Rabin Distinguished Professor of Materials Science and Engineering (MSE) vid University of Maryland (UMD) och chef för Center for Materials Innovation (CMI) – publicerades i Science Advances i> den 28 januari 2022. Mingjin Cui, en tidigare MSE-fakultetsassistent vid UMD, fungerade som den första författaren till forskningsartikeln.

"Det är en stor utmaning att exakt kontrollera atomordningen inuti nanopartiklar," sa Hu. "Vi uppnådde de multi-elemental ordnade intermetalliska nanopartiklarna genom en unik övergångsstrategi för oordning till ordning. Strategin kan utökas till att producera ett kombinatoriskt bibliotek av intermetalliska nanomaterial som kan ha nya egenskaper och tillämpningar."

För att uppnå detta värmde gruppen snabbt metall-saltprekursorer på ett kolsubstrat vid 1100 K. När de väl kylts värmde de upp nanopartiklarna i fem minuter, återigen vid 1100 K, för att uppmuntra atomär omarrangering (så att elementen skulle falla i rätt ordning). ), vilket gav plats för ett mer stabilt MPEI-arrangemang. Sedan kyldes elementen snabbt. Resultatet blev MPEI-nanopartiklar med en intermetallisk struktur med flera element.

"Vad som gör detta arbete speciellt är att nano-MPEI i det här fallet visar hög aktivitet och stabilitet i katalys," sa Cui. "Nano-MPEI har inte uppnåtts tidigare genom traditionell våtkemi eller långtidssintringsprocesser."

Denna process kan inte bara stärka tillämpningar inom katalys, magnetik och supraledare, utan gruppen förväntar sig att skapa ett bibliotek, så att säga, av nanopartikel MPEI, som potentiellt kan ge vika för en ny frontlinje för intermetallisk forskning och tillämpningar. + Utforska vidare

En låg kostnad, högpresterande multinär intermetallisk förening som en aktiv elektrokatalysator för väteproduktion