[经济日报] KAIST与美国斯坦福大学合作，揭示了多种金属混合后，纳米颗粒的均匀性反而提高的现象。这一成果为解决多成分纳米材料合成中的不均匀性问题提供了新视角，未来有望应用于高性能催化剂和环保能源材料的开发。
KAIST生物化学工程系郑熙泰教授的研究团队与斯坦福大学的马特奥·卡尔内洛教授团队共同确认了多成分金属纳米颗粒中的“成分集中”现象。研究结果于7日发表在国际学术期刊《科学》上，论文指出金属元素间的竞争反应性能够引导颗粒的大小和成分均匀化。
研究团队发现，金属种类增多时，颗粒成分会集中于特定成分，从而变得更加均匀。不同金属原子在结合过程中，先结合的原子会帮助后续原子的结合，形成稳定的结构。
研究团队制作了包含五种金属的多成分纳米颗粒催化剂。该催化剂在氨分解生成氢气的反应中，催化反应速度比广泛使用的钌基催化剂高出四倍以上。
氨分解是氢气运输和生产中的重要技术。氨易于储存和运输，但要高效提取氢气需要有效的催化剂。高性能催化剂的开发将降低氢气生产过程的能量负担，并促进环保能源转型。
此次研究可能改变材料设计方式。以往认为金属混合越多，合成控制越难，但研究结果表明，合理的组合和反应条件可以提高多成分结构的均匀性和性能。未来可能扩展到氢气生产、二氧化碳转化和燃料电池催化剂等多种能源过程材料的开发。
然而，实际工业应用仍面临大规模生产和质量均匀性的问题。实验室确认的结构和性能需要在大规模工艺中重复实现，才能转化为商业催化剂。多成分纳米材料的成分变量和反应条件复杂，基于AI的材料探索和工艺优化将变得尤为重要。
郑熙泰教授表示：“利用这一原理，可以根据所需性能设计金属成分，开发高性能催化剂和环保能源材料，提高氢气生产和二氧化碳转化等能源过程的效率。未来将专注于保持大规模生产中的相同质量，并利用AI技术设计最佳材料。”
※ 本报道经人工智能（AI）系统翻译与编辑。
