成果介绍
金属间化合物是一种重要而独特的材料，其通常由金属或半金属元素来构成具有明确的亚点阵的长程原子有序化结构。其中，多主元素金属间化合物(MPEIs)可通过可调控的成分组成，从而使材料表现出特定功能、性质，在催化、磁学等领域具有广阔的应用前景。然而，在制备MPEIs时，由于颗粒在退火过程中有生长/团聚或相分离的趋势，MPEI纳米颗粒的制备具有挑战性。
马里兰大学胡良兵教授、莫一非教授，特拉华大学焦峰教授等人展示了一种独特的、从无序向有序转变的策略，在没有颗粒生长或相分离的情况下，合成了包含多达8种不同元素的纳米MPEI (4-5 nm)。具体来说，作者首先在碳基底上，通过快速焦耳加热金属盐前驱体，在~1100 K、焦耳加热55 ms的条件下制备了无序的固溶体高熵合金(HEA)纳米颗粒作为起始材料。接着，使用精确的加热控制，在~1100 K、焦耳加热5 min的条件下，HEA纳米颗粒发生原子重排，形成热力学更稳定的MPEI构型，也就是从无序向有序的相变，紧接着就是快速冷却、以实现最终的有序结构，并防止颗粒聚集。
最终，HEA纳米颗粒相变为具有L10结构的MPEI纳米颗粒。以合成的八元有序纳米颗粒 L10PtPdAuFeCoNiCuSn为例，HAADF-STEM进一步确定了其金属间化合物结构，而这也是传统制备法无法实现的。相关工作以《Multi-principal elemental intermetallic nanoparticles synthesized via a disorder-to-order transition》为题在《Science Advances》上发表论文。
值得注意的是，先前了解到，马里兰大学胡良兵教授利用热冲击法快速合成高熵合金催化剂取得了非常多的成果，而且产业化方面也正在推进。例如，2021年6月24日，Nature罕见地报道了一家初创公司HighT-Tech，该公司是胡良兵教授热冲击技术的成果落地，从公司的名字上就可以看出与高温技术紧密相连。该公司还获得了The Spinoff Prize 2021，该奖由自然研究与默克合作设立，旨在通过创建衍生公司来展示和庆祝在研究商业化方面的全球卓越成就。目的是鼓励学术企业家和他们的公司，并让他们提高知名度。
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如今，马里兰大学胡良兵教授利用快速焦耳加热法，成功实现无序高熵合金纳米颗粒的有序化，得到多元素金属间化合物，有效拓展了这类纳米材料的应用。相信在不久的将来，这项技术将实现大规模应用。
图文介绍
总结展望
总之，本文报道了通过独特的无序-有序相变，首次合成了具有多达8个组成元素的MPEI纳米粒子。这种转变是由无序的固溶体HEA纳米颗粒开始的，在焦耳加热一小段时间(~5分钟)后迅速冷却(~104K/s)，得到有序MPEI。其中，对于HEA初始材料的合成，通过快速热冲击(数十毫秒加热)可以使不同元素混合，而不考虑它们的热力学混溶性。在接下来约5分钟的加热过程中，在热力学稳定性的驱动下，HEA纳米粒子发生无序向有序转变。此外，有限的加热时间和最后的快速温度猝灭，可以防止MPEI纳米颗粒过度生长和团聚。
这种独特的方法不仅可以在纳米尺度上产生稳定的MPEI，而且还可以实现以前未识别的MPEI组分(如PtPdAuFeCoNiCuSn)，这是传统方法所无法实现的。这项工作为多元金属间化合物纳米材料的制备提供了广阔空间，进一步扩展其在催化、磁性、超导等方面的应用潜力。
文献信息
Multi-principal elemental intermetallic nanoparticles synthesized via a disorder-to-order transition，Science Advances，2022.