不仅木头玩得好，高熵合金“乐高积木”也搭得不错，正刊子刊频发！

试想，如果能够将性质不同的元素像搭乐高积木一样，均匀地整合在同一个纳米粒子中，那么必将赋予纳米粒子更强大的功能和独特的物理化学性质。由此获得的合金纳米粒子在催化、能源存储和生物成像等领域具有极大的应用前景。

然而，由于元素之间的不混溶和性质差异，目前合金纳米粒子的研究大多限于1-3种元素，特别是在纳米尺度上，往往形成相分离的非理想结构。因此，如何在纳米尺度上控制多种元素整合，合成多元合金纳米粒子仍然是一项巨大的挑战。

高熵合金纳米粒子横空出世！元素种类从二元，到八元，再到十元！

2018年3月，马里兰大学胡良兵教授团队联合MIT李巨教授课题组、伊利诺伊大学芝加哥分校Reza Shahbazian-Yassar教授课题组和约翰霍普金斯大学王超教授课题组合作，开发出一种通用且简单的“碳热震荡法（Carbothermal shock）”策略，将多种不混溶的金属元素在碳基底上进行均匀的分散融合，首次制备出尺寸均匀可控的八元高熵合金纳米粒子。相关工作以“Carbothermal shock synthesis of high-entropy-alloy nanoparticles”为题，发表在《Science》上，并被选为当期的封面文章。

图1. Science刊登胡良兵教授团队关于制备八元高熵合金纳米粒子的工作及其Science封面.

高熵合金（high entropy alloy，HEA）纳米颗粒的出世，极大地拓展纳米材料领域的研究和应用范围，吸引了研究人员的广泛关注。胡良兵教授课题组也持续深耕在高熵合金纳米颗粒领域，并多次取得突破性进展。

2020年10月，胡良兵教授课题组突发奇想，将空心纳米结构和高熵合金相结合起来：利用起泡剂将高熵合金“吹起来”，制备了一种高质量的空心高熵合金纳米材料。整个合成过程仅需1s。据悉，这是首次报道了使用连续的“液滴-颗粒”方法快速连续地合成高质量、高产量的中空HEA纳米颗粒。研究成果以“Continuous Synthesis of Hollow High‐Entropy Nanoparticles for Energy and Catalysis Applications”为题，发表在《Adv. Mater.》上。

图2. 使用连续的“液滴-颗粒” 方法制备空心HEA颗粒的示意图。来源Adv. Mater.

2021年1月，胡良兵教授团队继续在高熵合金领域取得重大进展，成功将合金纳米粒子中的元素从八种拓展到十种。研究团队通过熵驱动的策略，稳定并合成了具有组成成分、大小和结构可调的单相十元氧化物纳米颗粒。研究成果以“Denary oxide nanoparticles as highly stable catalysts for methane combustion”为题，发表在《Nat. Catal.》上。

图3. 十元高熵合金纳米粒子的组成和结构设计。来源于Nat. Catal.

再次取得突破，实现十五元高熵合金纳米粒子！元素种类从十元提高到十五元！

近日，胡良兵教授团队再次在多元高熵合金领域取得重大突破，再次将纳米尺度上合金颗粒的元素种类提高到15种！从二元到八元，拓展到十元，再到如今的十五元高熵合金纳米粒子！胡良兵教授团队在高熵合金纳米粒子领域做出了巨大的贡献。

在该项研究中，作者通过极端的高温（~1800K）、高熵（15种元素）的策略（T *ΔSmix）来热力学驱动纳米合金的形成，成功制备了含15种元素的单相十五元高熵合金纳米粒子，并解决了纳米级合金化中发生的不溶混性和氧化问题。研究成果以“Extreme mixing in nanoscale transition metal alloys”为题，发表在《Matter》上。