La scoperta del grafene, una forma a strati 2D di carbonio, una volta ha causato un cambiamento di paradigma nella scienza e nella tecnologia come nessun altro. Poiché questo meraviglioso materiale ha attirato l'attenzione degli scienziati dei materiali di tutto il mondo, ha stimolato la ricerca su altri materiali strutturalmente simili, come "materiali van der Waals, " che comprendono strati atomici 2D fortemente legati che sono tenuti insieme da deboli interazioni tra gli strati chiamate "forze di van der Waals". come l'impilamento, torsione, e inserimento di molecole estranee tra gli strati, che ha dato loro interessanti proprietà fisiche con diverse applicazioni pratiche.

Più o meno nello stesso momento, è emersa un'altra notevole classe di materiali chiamati "leghe ad alta entropia" (HEA). Gli HEA si formano mescolando cinque o più metalli in concentrazioni specifiche tali che un numero infinito di potenziali combinazioni sono possibili semplicemente sintonizzando il loro spin (momento angolare intrinseco), carica, e composizione. Le proprietà notevoli degli HEA includono la loro elevata tenacità e resistenza alla corrosione. Così, proprio come i materiali van der Waals, Anche gli HEA hanno diverse applicazioni uniche.

Ora, un team di scienziati dal Giappone e dalla Cina ha tentato di unire questi due tipi di materiali per formare qualcosa che erediti le proprietà desiderabili di entrambi. Prof. Hideo Hosono del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Giappone, chi è il pioniere dei materiali elettrificati 2D e ha guidato lo studio, delinea la loro motivazione:"Il matrimonio di questi due materiali ci porterebbe più gradi di libertà e amplierebbe il territorio di entrambi, aprendo nuove possibilità di applicazione."

Nel loro studio, pubblicato in Giornale dell'American Chemical Society, il team ha prima sintetizzato campioni policristallini e monocristallini dei nuovi materiali, che chiamavano "alta entropia van der Waals, " o esadecimale, materiali. Hanno quindi caratterizzato le strutture e gli stati chimici di questi nuovi materiali utilizzando la diffrazione dei raggi X e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, rispettivamente. Tra le proprietà fisiche misurate c'erano la resistività, ordinamento magnetico, e capacità termica. Hanno anche misurato la resistenza alla corrosione dei materiali in acido, base, e soluzioni organiche.

I materiali HEX provenivano da tre categorie di materiali van der Waals (vdW), vale a dire, dicalcogenuri metallici (di formula ME2, M =metallo, E =Zolfo, Selenio, Tellurio), alogenuri, e trisolfuro di fosforo (PS3), ognuno dei quali è stato miscelato con una combinazione unica di metalli di transizione, ad es. ferro da stiro, nichel, cobalto, manganese.

Il team ha scoperto che introducendo più componenti, potrebbero indurre diverse proprietà fisiche notevoli come la superconduttività (dichalcogenide HEX), ordinamento magnetico (PS3 HEX), transizione metallo-isolante (dicalcogenuro HEX), e forte resistenza alla corrosione (dichalcogenide HEX).

Con questi risultati incoraggianti, il team contempla applicazioni pratiche dei materiali HEX. "L'elevata resistenza alla corrosione potrebbe essere un percorso promettente per la progettazione di catalizzatori eterogenei. Il concetto di alta entropia potrebbe essere introdotto anche in altri materiali a bassa dimensionalità, e considerando le loro infinite possibilità, pensiamo che questi materiali meritino l'attenzione della comunità di ricerca, " dice un entusiasta Prof. Hosono.

Un'infinità di possibilità è difficile da ignorare.