Proceso de síntesis de nanopartículas MPEI, producto y comparación con la literatura. Crédito:Escuela de Ingeniería A. James Clark, Universidad de Maryland
Por primera vez, un grupo de investigación de la Universidad de Maryland (UMD) ha demostrado los intermetálicos de elementos principales múltiples (MPEI) a nanoescala de fase única con hasta ocho metales, completamente desprovistos de crecimiento de partículas o separación de fases, a través de un novedoso multi -Estrategia de desorden-a-orden de elementos. Este enfoque demuestra una estrategia general para sintetizar nanopartículas MPEI, que no solo brinda un paso hacia los intermetálicos octonarios, sino que también permite la síntesis de MPEI a nanoescala.
Los nano-MPEI son compuestos intermetálicos, de aproximadamente 4 a 5 nanómetros de diámetro, compuestos de metales multielementales en proporciones definidas, a diferencia de la aleación, por ejemplo, que tiene proporciones variables. Las propiedades y la estructura cristalina formada por estos compuestos intermetálicos son diferentes a las de sus constituyentes.
El estudio, dirigido por Liangbing Hu, Profesor Distinguido Herbert Rabin de Ciencia e Ingeniería de Materiales (MSE) en la Universidad de Maryland (UMD) y director del Centro para la Innovación de Materiales (CMI), fue publicado en Science Advances el 28 de enero de 2022. Mingjin Cui, ex asistente de la facultad de MSE en la UMD, fue el primer autor del artículo de investigación.
"Controlar con precisión el ordenamiento atómico dentro de las nanopartículas es un gran desafío", dijo Hu. "Logramos las nanopartículas intermetálicas ordenadas multielementales mediante una estrategia única de transición de desorden a orden. La estrategia se puede ampliar para producir una biblioteca combinatoria de nanomateriales intermetálicos que pueden presentar propiedades y aplicaciones novedosas".
Para lograr esto, el grupo calentó rápidamente precursores de sales metálicas en un sustrato de carbono a 1100 K. Una vez enfriados, recalentaron las nanopartículas durante cinco minutos, nuevamente a 1100 K, para estimular el reordenamiento atómico (lo que garantiza que los elementos caigan en el orden correcto). ), que dio paso a un arreglo MPEI más estable. Luego, los elementos se enfriaron rápidamente. El resultado fueron nanopartículas MPEI con una estructura intermetálica con múltiples elementos.
"Lo que hace que este trabajo sea especial es que los nano-MPEI en este caso demuestran una alta actividad y estabilidad en la catálisis", dijo Cui. "Los nano-MPEI no se han logrado anteriormente mediante la química húmeda tradicional o los procesos de sinterización de larga duración".
Este proceso no solo puede reforzar las aplicaciones en catálisis, magnetismo y superconductores, sino que el grupo espera crear una biblioteca, por así decirlo, de MPEI de nanopartículas, que podría dar paso a una nueva frontera de investigación y aplicaciones intermetálicas. Un compuesto intermetálico multinario de alto rendimiento y bajo costo como electrocatalizador activo para la producción de hidrógeno
