怀俄明大学（University of Wyoming）物理与天文学系博士生Lauren Kim在高熵合金研究领域取得进展，团队通过一种新方法实现了对高熵合金表面局部化学有序性的表征。相关论文《揭示高熵合金表面局部化学有序性的存在》已发表在《自然通讯》（Nature Communications）。

Kim来自纽约州费尔波特（Fairport），于去年12月毕业，导师为TeYu Chien教授。论文围绕高熵合金表面元素排列的识别与验证展开。

高熵合金被认为在现代工程、电子与能源等应用中具有潜力，涉及喷气发动机、核反应堆、化学处理系统、电池与超级电容器以及低温系统等场景。与通常由两种元素构成、且其中一种占主导的传统合金不同，高熵合金一般由五种或更多元素以近乎等比例组成。研究团队指出，这类多元素组合可在熵增加的同时带来更高强度，并适用于对高强度、耐腐蚀性与热稳定性有要求的应用。

不过，高熵合金中的元素处于固溶体晶体结构中，各元素原子的分布既非完全随机也非规则，使得元素相对位置的精确排列——即“局部化学有序性”——长期难以通过现有检测手段得到明确确定。尽管局部化学有序性被认为可能影响材料的机械强度、催化活性、耐腐蚀性与热稳定性等性能，但在合金中建立这些关系一直面临困难。

在此次研究中，团队以CoCrFeMnNi（钴、铬、铁、锰和镍）高熵合金为对象，采用表面敏感的扫描隧道显微镜（STM）在原子尺度揭示元素分布，并观察到“准长程有序”，即在更大尺度上可检测到的原子分布有序性。随后，研究人员结合密度泛函理论（DFT）计算，在这些准长程超胞内进一步识别局部化学有序性，从而实现对高熵合金表面局部化学有序性的直接观察与表征。

该研究由怀俄明大学的Kim与Chien牵头，并与新港大学（University of New Haven）的Ganesh Balasubramanian和Prince Sharma、田纳西大学诺克斯维尔分校（University of Tennessee, Knoxville）的Peter Liaw、台湾国立阳明交通大学的E-Wen Huang，以及台湾国立清华大学的Che-Wei Tsai和Jien-Wei Yeh合作完成。论文提到，Yeh曾在20多年前参与首次证明高熵合金稳定性的研究。

Chien在论文相关表述中表示，这一发现意味着可通过控制局部化学有序性来调控高熵合金的表面物理与化学性质，并展示了一种研究高熵合金局部化学有序性的工具与方法。研究团队认为，该方法有望推动对合金性能的更精细控制，从而支持开发具备更优强度、稳定性与耐腐蚀性的定制材料。