با نصف دمای خورشید، 8 عنصر با هم تشکیل نانوذره‌ای دادند

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی با ترکیب 8 عنصری که در حالت معمول با هم ترکیب نمی‌شوند، اقدام به تولید نانوذرات جدیدی کردند. این گروه عناصر را با هم ترکیب و یکنواخت کرده و به نانوساختاری موسوم به نانوذره آلیاژی با آنتروپی بالا رسیدند. این دستاورد چشم‌انداز تازه‌ای در حوزه‌ی نانومواد باز می‌کند.

پیش از این تولید نانوذرات تنها به سه عنصر مختلف محدود بود و محققان این پروژه موفق شدند گام بلندی در این مسیر بردارند. اساسا ترکیب و فشرده‌سازی ذراتی که با هم تفاوت دارند، کار دشواری است و به سختی می‌توان چنین ذراتی را به صورت یک ذره‌ی منفرد در مقیاس‌نانومتری در آورد.

لانگبین هو از محققان این پروژه می‌گوید: «تصور کنید عناصری که قرار است با هم ترکیب شوند  همانند واحدهای بازی لگو باشند! اگر شما سه ذره با رنگ و ابعاد متفاوت داشته باشید، آنچه که شما می‌توانید با اینها بسازید محدود است. ما در این پروژه نشان دادیم که می‌توان این محدودیت را شکست و در حال حاضر تعداد گزینه‌های بیشتری برای ترکیب روی میز است. این امکان وجود دارد که عنصر فلزی و نیمه‌هادی را هم با یکدیگر ترکیب کرد و یک نانوماده‌ی جدید ساخت.»

این گروه تحقیقاتی معتقد است که این دستاورد جدید در حوزه‌ی علم نانو می‌تواند فرصت‌های تازه‌ای در بخش کاتالیست، ذخیره‌سازی انرژی، تصویربرداری پلاسمونیک و زیستی ایجاد کند. برای ایجاد نانوذرات آلیاژی با آنتروپی بالا، محققان از روش گرما‌دهی و سردکردن سریع استفاده کردند. عناصر فلزی نظیر پلاتین، نیکل، آهن، کبالت، طلا، مس و دیگر عناصر می‌توانند در دمای 3000 درجه فارنهایت دچار شوک شوند. این دما که نصف دمای خورشید است در مدت زمان 0.055 ثانیه اتفاق می‌افتد.

چنین دمای بالایی منجر به ترکیب یکنواخت عناصر مختلف شده و در نهایت نانوماده‌ای یکنواخت شکل می‌گیرد. از این نانوذرات به عنوان کاتالیست در فرآیند اکسیداسیون آمونیاک استفاده شد.

این گروه تحقیقاتی متشکل از محققان دانشگاه مریلند و کالج پارک نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان Carbothermal shock synthesis of high-entropy-alloy nanoparticles در نشریه Science به چاپ رساندند.