来源：中国科学报作者：王敏 田超
导读
近日，安徽师范大学校长、教授熊宇杰带领中国科学技术大学和安徽师范大学的联合团队，利用激光辐照激发的等离激元光热效应和热电子效应，创制了亚纳米级高熵合金，可含多达10种金属元素。该方法通过纳秒脉冲激光实现2000摄氏度以上瞬时加热与每秒超10亿摄氏度冷却，突破传统高温限制。所制备的金、铂、钌、铑、铱五元合金在电解水反应中表现出优异催化活性与稳定性，性能优于商用铂碳和二氧化钌催化剂，展现广阔应用前景。
激光诱导等离激元效应制备亚纳米级高熵合金艺术图。安徽师范大学供图
近日，安徽师范大学校长、教授熊宇杰带领中国科学技术大学和安徽师范大学的联合团队，利用激光辐照激发的等离激元光热效应和热电子效应，创制了亚纳米级高熵合金。该方法具有广泛的普适性，可制备含有多达10种金属元素的亚纳米级高熵合金。相关研究成果发表于《自然-材料》。
将5种甚至更多不同种类的金属“融合”成一种结构均匀的新型合金，就是“高熵合金”，一直以来都是极具挑战的科学难题。如果把它们做到亚纳米级别，由于尺寸极小，难度就更大。熊宇杰打了个比方：“就像把5个以上性格、喜好各不相同的人聚在一起，让他们和睦相处，显然需要花大力气。”现实中，不同金属常常“合不来”，因此传统的高熵合金合成通常需要在高温下进行，且对元素种类有限制，合成的合金尺寸偏大。
研究团队创新性利用激光辐照技术，在温和条件下实现了多种金属的均匀混合，并成功制备出亚纳米级别的高熵合金颗粒。纳秒脉冲激光可以在极短时间内将颗粒表面温度迅速提升至2000摄氏度以上，再以每秒超过10亿摄氏度的速度迅速冷却。这一快热快冷的过程突破了传统合成方法的限制，不仅让不同金属元素均匀分散并合金化，还可以实现颗粒尺寸的微小化。
高熵合金在多个领域，尤其是新能源方面展现出广阔的应用前景，是一种极具潜力的催化剂材料。研究团队制备的由金、铂、钌、铑、铱5种金属组成的亚纳米高熵合金，作为电解水催化剂，表现出优异的产氢、产氧活性和稳定性。在质子交换膜电解槽中，其性能明显优于目前商用的铂碳催化剂和二氧化钌催化剂。
这种新型激光合成方法大大拓宽了高熵合金的材料选择范围，有望推动其在更多关键领域的实际应用。
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