Sanjukta Mondal tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriM4AlC3 MAX fazalarında nizam pozğunluğuna doğru entalpiyaya qarşı entropiya rəqabəti. Kredit: Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adv4415

Çox elementli karbidlərdə nizam və xaos arasındakı çəkişmədə, Elmdə nəşr olunan bir araşdırmada aşkar edildiyi kimi, materialdakı elementlərin müxtəlifliyi artdıqca sistemi tam nizamsızlığa doğru itələyərək, entropiya nəticədə entalpiya üzərində qələbə qazandığını iddia edir .

Tədqiqatçılar M-in sayının 2 ilə 9 arasında olduğu MalX materialları (M keçid metalı, Al alüminium üçün, X isə C və ya N) olan 40 qatlı karbid fazasını sintez etdilər.

Onların məqsədi yüksək entropiya adlanan sistemlərdə qısa mənzilli nizam və kompozisiya pozğunluğu tendensiyalarını aşkar etmək idi. Daha az tərkib elementləri olan karbidlərdə entalpiyanın idarə etdiyi qısa mənzilli nizamın üstünlük təşkil etdiyini aşkar etdilər. Bununla belə, elementlərin sayı artdıqca, entropiya metal konfiqurasiyaları təsadüfiləşdirərək nəzarəti ələ keçirdi.

“Yüksək entropiya sistemlərinə” maraq bir sıra müxtəlif metal elementlərin müəyyən nisbətlərdə birləşdirildiyi ərintilərdən başladı. Bu ərintilər gözlənilməz mexaniki və istilik xüsusiyyətlərinə görə tezliklə çox diqqət çəkdi, bu da “qarışıq qaydasını” pozdu – elm adamlarına bir ərintinin elementar tərkibinə əsaslanaraq necə davrana biləcəyini proqnozlaşdırmağa kömək edən hesablamalar.

Yüngül lehimli sistemlər artan mexaniki güc və proqnozlaşdırılandan daha aşağı istilik ötürmə qabiliyyətini göstərdi. Bu davranışın mümkün izahı ondan ibarətdir ki, bir fazalı materiala çoxlu metal elementlərin daxil edilməsi, əks halda entalpik cəhətdən əlverişsiz olan qarışıqları sabitləşdirmək üçün entropiyadan istifadə edə bilər. Bu, yüksək entropiyalı ərintilər adlanan yeni bir material sinfinin yaranmasına səbəb oldu.

Yüksək entropiya etiketi ərintilərdən kənara çıxaraq keramika, oksidlər və karbidləri əhatə etdikcə, entalpiyanın hələ də bir fazalı sistemin sabitliyinə nə dərəcədə təsir etdiyi ilə bağlı mübahisələrə səbəb oldu. Bu mübahisə əsassız deyil, çünki tədqiqatlar bu yüksək entropiyaya malik materiallarda qısamüddətli sıralanma müşahidə etmişdir ki, bu da entalpik effektlərin çox böyük rol oynadığını göstərir.İki-doqquz keçid metalı olan (TiVCrZrNbMoHfTaW)4AlC3 və digər M4AlC3 fazalarının sintezi və təhlili. Kredit: Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adv4415

Yüksək entropiyaya malik materiallarda atom nizamlarının müəyyən edilməsində entropiyaya qarşı entalpiyanın əsl rolunu anlamaq üçün bu tədqiqatın tədqiqatçıları dövri cədvəlin 4, 5 və 6-cı qruplarına aid keçid metallarından istifadə edərək 40 müxtəlif M4AlC3 (MAlX) laylı karbid fazalarını tədqiq etdilər.

Sıxlıq Funksional Nəzəriyyəsi (DFT) və kompüter modelləşdirməsi entalpiya və entropiya arasındakı rəqabətə dair fikirlər əldə etmək üçün istifadə edilmişdir. Onların proqnozu göstərirdi ki, nizamdan nizamsızlığa keçid, ehtimal ki, yeddinci element təqdim edildikdə baş verib.

Bu tapıntılar rentgen şüalarının difraksiyası və ikincili ion kütlə spektrometriyasının köməyi ilə həyata keçirilən sıradan nizama keçidin eksperimental müşahidəsi ilə dəstəkləndi.

MalX materialları daha sonra yaş kimyəvi sintez vasitəsilə 2D MXene təbəqələrinə çevrildi. Vərəqlərin səciyyələndirilməsi, sıradan nizama keçidin materialın səthi kimyasına təsir etdiyini ortaya qoydu. Keçid metallarının sayının dörddən doqquza qədər artdığı, –O sonlarının artdığı, –OH və –F sonlarının azaldığı müşahidə edilmişdir.

Sifarişdən nizama keçid 2D təbəqələrin elektron xüsusiyyətlərinə də təsir etdi , burada müqavimət 2-dən 4 metala qədər artır, lakin metalların sayının artması ilə azalma tendensiyası göstərdi. Tədqiqatçılar bu təsiri iki amillə əlaqələndirdilər: sıra azalması ilə qrup 6-qrup 6 keçid metalının daha az sayı və pozğunluğun artması ilə valent elektronların ümumi sayında daha kiçik fərqlər olan strukturlar.

Bu tədqiqat müəyyən etdi ki, nizamdan nizamsızlığa keçid konfiqurasiya entropiyası entalpik üstünlükləri üstələdikdə baş verir.

Müəllifimiz Sanjukta Mondal tərəfindən sizin üçün yazılmış , Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Brian C. Wyatt et al, Laylı və 2D karbidlərdə entropiyaya görə sifarişdən pozğunluğa keçid, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adv4415

Jurnal məlumatı: Elm 

© 2025 Science X Network