Las nanopartículas de alta entropía de metales nobles: una visión a nivel atómico de la estructura electrónica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de aleación de alta entropía (HEA NPs) expanden la diversidad de materiales, pero requieren un entendimiento de la estructura electrónica a nivel atómico.
• El entorno electrónico local de átomos individuales en HEA NP es crucial pero experimentalmente poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Síntesis y caracterización de las nuevas NP de HEA de metales nobles (NM-HEA).
• Para aclarar la estructura electrónica a nivel atómico de las NP NM-HEA.
• Investigar la actividad catalítica de las NP NM-HEA para la reacción de evolución del hidrógeno.

Principales métodos:

• Síntesis de NM-HEA NPs que incluyen los ocho elementos del grupo de metales nobles.
• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X duros (HAXPES) para la determinación de la estructura electrónica.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) utilizando modelos de nanopartículas.
• Aprendizaje supervisado para predecir tendencias de la estructura electrónica.

Principales resultados:

• Primera revelación experimental y teórica de la estructura electrónica a nivel atómico en las PN NM-HEA.
• Se revelaron perfiles únicos de densidad local de estados (LDOS) para átomos de superficie individuales.
• Demostró que los átomos constituyentes pueden perder la identidad elemental, lo que permite un LDOS sintonizable.
• Las NP NM-HEA exhibieron una degeneración del nivel de energía significativamente menor en comparación con las NP monometálicas.
• El aprendizaje supervisado predijo con éxito cambios en la estructura electrónica.

Conclusiones:

• La elucidación de la estructura electrónica a nivel atómico en los PN de HEA es posible.
• Las propiedades electrónicas únicas de las NP HEA permiten ajustar la actividad catalítica.
• Las NP NM-HEA demuestran un rendimiento superior para la reacción de evolución del hidrógeno en comparación con los catalizadores comerciales.