当前的许多技术进步取决于对新材料发现的需求。然而，理解反应模式对于设计产生新的有针对性的固态材料的合成方法是必要的。合成科学的进步需要提高生产力并加速新材料的发现。
美国能源部 (DOE) 的科学家 阿贡国家实验室、西北大学和 University of Chicago 开发了一种发现和制造具有两种或多种元素的新晶体材料的新方法。
该论文的第一作者、阿贡国家实验室博士后周秀全表示：“我们的发明方法源于对非常规超导体的研究。这些是具有两种或多种元素的固体，其中至少一种不是金属。而且它们在不同温度下都不再抵抗电流的通过——从比外太空更冷的温度到我办公室的温度。”
该团队的发明过程始于由两个组件组成的解决方案。一种是非常有效的溶剂。添加到溶液中的任何固体都会溶解在其中并与其相互作用。另一种选择是使用效力较低的溶剂。然而，当添加其他元素以生成新固体时，它可以调整反应的行为方式。在此调整过程中，两个组件的温度和比例均得到调整。这里的温度在 750 到 1,300 华氏度之间，相当高。
与阿贡国家实验室联合任命的西北大学化学教授梅尔库里·卡纳齐迪斯 (Mercouri Kanatzidis) 表示：“我们关心的不是如何改进已知的材料，而是发现没人知道或理论家想象中甚至存在的材料。通过这种方法，我们可以避免已知材料的反应途径，并遵循新的途径进入未知和不可预测的领域。”
为了进行测试，科学家将他们的方法应用于由三到五种元素组成的晶体化合物。他们的发现方法产生了 30 种以前未知的化合物。其中十个具有以前从未见过的结构。
在 X 射线科学部的 17-BM-B 先进光子源、美国能源部位于阿贡的科学用户设施办公室以及位于 15-ID-D 的芝加哥大学 ChemMatCARS 光束线中，科学家们已经制造出了其中一些的单晶。新化合物并描述了它们的结构。
17-BM-B光束线科学家徐文谦 说过“借助 APS 的光束线 17-BM-B，我们能够跟踪反应过程中形成的不同化学相的结构演变。”
周说， “传统上，化学家仅依靠对起始成分和最终产品的了解来发明和制造新材料。 APS 数据使我们能够考虑反应过程中形成的中间产物。”
鉴于几乎任何晶体材料都可以使用这种技术进行加工，这只是可能的开始。它还可用于创建各种晶体结构。它包括多次分层的层、只有一个原子厚的层以及不连接的分子链。
这些不寻常的结构具有不同的特性，是开发的关键 下一代材料 不仅适用于超导体，还适用于微电子、电池、磁铁等。
杂志参考：
- Xiuquan Zhou 等人，使用混合助熔剂发现硫属化物结构和成分， 自然 （2022）。 DOI： 10.1038/s41586-022-05307-7
