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文 章 信 息
近年来，高熵材料（High Entropy Materials, HEMs）由于其独特的多元素组成和广泛的应用潜力，逐渐引起了广泛关注。特别是高熵纳米颗粒因其微小尺寸和高比表面积，成为能源、催化、生物医学等领域的新兴热点。
来自加泰罗尼亚能源研究所的Andreu Cabot教授团队发表高熵纳米材料合成策略综述。杨林林为文章第一作者，何仁和Andreu Cabot为文章共同通讯作者。文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202412337
作者将高熵纳米材料的合成方法分为自上而下和自下而上两种策略。在自上而下的策略中，高熵纳米材料可以通过破碎或烧蚀体块材料获得；在自下而上的方法中，可以利用分子、离子或原子间的化学反应直接生成纳米颗粒，主要驱动力可以分为：i）熵驱动；ii）动力学驱动；和 iii）焓驱动。熵驱动方法采用典型的高温条件，同时通过限制反应物的可用性来控制颗粒尺寸。这可以通过以下方式实现：i）极大地缩短反应时间；ii）在高表面积的支撑材料上或模板内固定前驱体，随后进行高温反应；iii）输入局部化能量以限制反应区域；或 iv）通过研磨在反应过程中破坏晶体生长。一种替代高温处理的方法是动力学驱动，通过快速反应来避免物质稳定到热力学上优选的相。这可以通过以下方式实现：i）将元素随机分散预凝聚成前驱体颗粒，然后进行适度温度的结晶；ii）通过活性反应物、等离子体或电荷注入等方式来快速触发反应；iii）使用高度稀释的前驱体溶液以最小化亲和性物种之间的相互作用。第三种策略是焓驱动，利用表面能和界面能控制纳米颗粒的生长过程，使形成单一相的HEMs比多相更具能量优势。
最后，文章强调了未来的研究方向，以加深对HEM形成机制、特性和性能的理解，并拓展其应用。这些研究方向包括在原子尺度上加深对HEMs的理解；控制HEMs生长过程中的缺陷和应力；原位监测合成过程以实现稳定的HEMs纳米粒子；分析生长机制；以及利用高通量计算技术来筛选各种可能的HEMs以满足各种功能特性。
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图 文 分 析
图：高熵纳米材料合成策略及方法。
图：高熵纳米材料自上而下的合成方法。
图：高熵纳米材料自下而上的合成策略：熵驱动，动力学驱动，以及焓驱动。
图：高熵纳米材料熵驱动合成方法。
图：高熵纳米材料动力学驱动合成方法。
图：高熵纳米材料焓驱动自由能变化及合成方法。
图：高熵纳米材料未来研究发展方向。
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