胡良兵又登Science，指明未来道路！ 发表评论 / 仪器百科 / 作者： 如意 高熵纳米颗粒包含四个以上均匀混合成固体溶液结构的元素，为材料发现、性能优化和高级应用提供了机会。例如，高熵纳米颗粒的成分灵活性可以微调催化活性和选择性，高熵粒子在恶劣的操作条件下提供结构稳定性。此外，高熵纳米颗粒中的多元素协同作用提供了多种吸附位点，非常适合多步串联反应或需要多功能催化剂的反应。 然而，广泛的可能成分和复杂的原子组合也给合成、表征、理解和应用高熵纳米颗粒带来了巨大的挑战。例如，鉴于多元素组合物中的物理化学性质不同，加上体积小，表面积大，可控合成具有挑战性。此外，随机多元素混合可能难以准确表征单个纳米颗粒及其统计变化。没有理性的理解和指导，在巨大的多元素空间内进行高效的成分设计和性能优化几乎是不可能的。 面对当前的研究困境，马里兰大学胡良兵教授在Science发表综述文章，High-entropy nanoparticles: Synthesis-structure-property relationships and data-driven discovery，即高熵纳米颗粒：合成-结构-属性关系和数据驱动的发现。 进展 由于合成方法、高分辨率表征、高通量实验的快速发展和数据驱动的发现，对高熵纳米颗粒的综合研究已成为可行。已经开发了各种各样的组合和材料库，其中许多是使用基于非平衡的“冲击”方法，这些方法旨在诱导单相混合，即使是传统上不可混淆的元素组合。 纳米材料类型也从结晶金属合金迅速演变为金属玻璃、氧化物、硫化物、磷酸盐等。先进的表征工具已被用于发现高熵纳米颗粒的结构复杂性。例如，原子电子断层扫描已被用于元素及其化学环境的三维位置的单原子级分辨率。 最后，高熵纳米颗粒因其原子结构和可调谐电子状态，已经在广泛的催化和能源技术中表现出希望。高通量计算和实验方法的开发可以加快材料勘探速度，并实现性能预测和引导优化的理想机器学习工具。高通量勘探和数据挖掘等材料发现平台可能会破坏性地取代基于高熵纳米颗粒开发下一代催化剂的常规试错方法。 展望 高熵纳米颗粒为不同的应用提供了一个诱人的材料平台。在初始阶段，这些本质上复杂的材料存在巨大的机遇和巨大挑战。在下一阶段的研究和应用中，我们需要： （i）具有目标表面成分和原子排列的高熵纳米颗粒的受控合成； （ii）通过精确的结构表征，对高熵纳米颗粒在催化条件下的表面、有序性、缺陷和动态演变进行基础研究； （iii）识别和了解高熵纳米颗粒的活性位点和性能来源（特别是增强的稳定性）； （iv）用于快速筛选和数据挖掘的高通量计算和实验技术，以加速在多元素空间中探索高熵纳米颗粒。 作者预计，关于高熵纳米颗粒合成-结构-性质关系及其引导的发现将极大地有利于催化、能源和可持续性的一系列应用。 图文详情 图1. 具有多元素组成和增强功能的高熵纳米粒子的发展 图2. 高熵纳米粒子的合成与结构 图3. 高熵纳米粒子的高级表征 图4. 催化反应中的高熵纳米粒子 图5. 数据驱动的高熵纳米颗粒发现 原文链接： Yao et al., High-entropy nanoparticles: Synthesis-structure-property relationships and data-driven discovery. Science 376, eabn3103 (2022). https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3103 【做计算 找华算】华算科技已向电池、催化、纳米材料、生物、医药等领域研究人员提供超过一万余项多尺度计算模拟解决方案。 方向涉及材料结构、扩散、电导率、表面吸附能/吸附位、吸附分子构型优化、催化活性能、反应路径计算、OER、HER、ORR、自由能计算等。 华算科技专业靠谱、正版商业软件版权、全职海归计算团队！即刻添加下方微信好友，沟通计算详情。
