激光驱动创制亚纳米高熵合金实现技术突破

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2025年10月20日，安徽师范大学熊宇杰教授领衔的科研团队联合中国科学技术大学相关研究人员，在温和反应条件下通过激光辐照激发等离激元效应，成功实现了亚纳米尺度高熵合金的创制。该成果已在国际权威学术期刊《自然·材料》上发表。

高熵合金由五种或更多不同金属元素构成，要求各组分在原子尺度上均匀分布。这类材料的合成在材料科学领域长期面临严峻挑战，特别是当目标尺寸缩小至亚纳米级别时，技术难度会显著提升。传统方法通常依赖高温环境，不仅限制了可参与组合的金属种类，还难以精确调控产物粒径。对此，熊宇杰用了一个生动比喻解释道："这就像把多个性格完全不同的人聚在一起，还要让他们彼此协作、和谐共处。"

研究团队另辟蹊径，采用纳秒脉冲激光辐照技术，在常温常压下实现了多金属元素的均匀融合，成功制备出尺寸精确可控的亚纳米级高熵合金颗粒。激光能在极短时间内将材料表面加热至2000摄氏度以上，并以每秒超十亿度的速度快速冷却，形成"瞬时高温、急速淬冷"的独特反应环境。这一过程有效克服了传统方法在温度和材料兼容性上的局限，同时精准实现了对颗粒尺寸的亚纳米级调控。

得益于其复杂的成分结构与协同电子效应，高熵合金在催化领域展现出广阔前景。熊宇杰指出："这类合金就像一支高效协作的团队，每种金属元素各尽其能，既保留自身特性，又能与其他元素协同作用，完成单一金属难以胜任的任务。"

实验结果显示，由金、钯、锡、铱、铑五种贵金属组成的亚纳米高熵合金，在电解水制氢反应中表现出优异的催化活性与长期稳定性。在质子交换膜电解槽测试中，其性能明显超越当前广泛使用的铂碳催化剂和二氧化锡催化剂。

该激光驱动合成策略不仅拓宽了高熵合金的材料组合空间，也为其实现规模化应用提供了可行路径。这一突破有望加速新型催化材料的发展，为能源转换、绿色化工等关键领域提供坚实的技术支撑。