p Liga é um truque mágico usado para produzir novos materiais misturando sinergicamente pelo menos dois elementos metálicos para formar uma solução sólida. Desenvolvimentos recentes na ciência encontraram grandes aplicações de materiais de liga em catálise, para o qual partículas bi- ou tri-metálicas em escala nanométrica são usadas para acelerar a taxa de reações químicas. Mas a aplicação de ligas como catalisadores é limitada pela chamada "miscibilidade, "já que nenhuma combinação arbitrária de elementos pode formar uma liga homogênea, nem para ajuste robusto da razão entre os dois componentes. p Relatado em Nature Communications esta semana, uma equipe de pesquisa liderada pelo pesquisador da Universidade Johns Hopkins, Chao Wang, trabalhando com colaboradores da Universidade de Maryland, Universidade de Illinois em Chicago, e a Universidade de Pittsburgh, descobriu um novo método para romper essa limitação. Nesse trabalho, eles misturam Co e Mo, dois elementos que raramente são miscíveis, mas qual combinação é considerada importante para catalisar reações químicas relevantes para a energia, como a decomposição da amônia. Em vez de combiná-los diretamente, Chao e sua equipe adicionaram outros três ingredientes, Fe, Ni e Cu, todos os quais são metais de transição abundantes na terra. Quando os cinco elementos se unem em uma partícula de nanômetro grande, uma única solução sólida homogênea se forma que permite a incorporação de átomos de Co e Mo em várias proporções. Os cientistas chamam esse grupo de materiais de "ligas de alta entropia".

p "O truque é aumentar a desordem, aleatoriedade da forma como os átomos de metal se alinham nos cristais de liga, "explica Wang, professor assistente do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Johns Hopkins Whiting School of Engineering.

p A quantidade que descreve esse fenômeno é chamada de "entropia" em física. As nanopartículas de liga quinária criadas por Wang e sua equipe revelaram possuir uma entropia mais alta do que a convencional, ligas bi ou trimetálicas relativamente simples. Nesta condição única, as características atômicas de diferentes elementos são renderizadas e se tornam mais fáceis de misturar.

p Acredita-se que as nanopartículas de ligas de alta entropia tenham grande potencial para aplicações catalíticas.

p "Agora que podemos fazer nanopartículas de liga de elementos que antes eram considerados imiscíveis, somos capazes de criar novos, catalisadores sem precedentes com propriedades de adsorção de superfície ideais para reações direcionadas, "dito por Pengfei Xie, um pós-doutorado no laboratório de Wang, e primeiro autor do Nature Communications papel.

p Os cientistas demonstraram as nanopartículas de liga quinária Co-Mo-Fe-Ni-Cu como catalisadores excelentes para quebrar a ligação química entre os átomos de nitrogênio e hidrogênio na amônia, uma maneira importante de liberar hidrogênio desse produto químico líquido para alimentar células de combustível e alimentar futuros veículos elétricos.