科技日報訊（記者劉霞）美國斯坦福大學與韓國科學技術院科學家，構建出一種包含五種不同金屬的納米晶體，他們發現金屬種類越多，顆粒反而越均勻。這一發現開啟了納米材料製備的新篇章，並有望直接影響氫能的未來。相關論文發表於近日出版的《科學》雜誌。
納米晶體由幾個到幾千個原子精確有序排列而成，廣泛用於電腦和智能手機的電晶體、顯示幕等產品內。其“嬌小”體型帶來巨大的表面積與體積比，使之成為性能優异的催化劑。
此次團隊嘗試超越簡單的單金屬納米晶體，挑戰五種金屬的混合構建的納米晶體。但這絕非易事，因為每種金屬的行為不同，還原為純金屬的速度和溫度也各不相同。
團隊選擇以釕這種珍貴且高活性的金屬為起點，再加入四種更便宜、更豐富的資料：鐵、鈷、鎳和銅。人們普遍認為，金屬越多，局面越混亂。事實起初確實如此：兩種金屬與釕結合時，一片混亂，添入第三種也無濟於事。但當金屬種類新增到五種，混亂消失了。在31種可能的產品組合中，出現了一種單一均勻的五金屬納米晶體，所有元素顆粒都保持穩定的比例。
銅是破解這場“混亂到有序”之謎的關鍵。四種廉價金屬中，銅最“貴”，最易被還原成金屬。它率先沉積於釕種子顆粒上，卻並不與釕混合，而是與之並排，形成一個异二聚體，充當穩定的支架。隨後，該銅釕結構發出化學“邀請”：鈷親近釕，鎳親近銅。最難還原的鐵最後包裹在外，長成一個洋葱狀的顆粒，其覈心是釕，旁邊立著銅，鈷鎳組成中間殼層，最外層則富含鐵。而且，整個過程自發形成。
除合成突破外，團隊還證明，在日益重要的氨分解反應中，該五金屬納米晶體的表現遠超單一金屬。
氫氣難儲運，可與氮氣化合成氨，便於液化運輸；到目的地後，再將氨分解為氫氣和氮氣。但分解通常需要超過600℃的高溫，對催化劑是極大挑戰。測試顯示，該五金屬納米晶體催化劑的反應速率比標準釕催化劑高出4倍。而且，即使在900℃下連續工作12小時，該催化劑依然效能不减，而單金屬釕催化劑此時早已顯著老化。