导语
近日，一项发表在《自然·通讯》上的研究终于突破了这一难题(https://doi.org/10.1038/s41467-026-71170-z)。由美国怀俄明大学、约翰斯·霍普金斯大学、台湾清华大学等多所机构组成的国际研究团队，首次利用扫描隧道显微镜（STM）直接可视化了高熵合金表面的局部化学有序结构，揭开了这一微观世界的神秘面纱。
核心发现
研究团队选取了最经典的高熵合金------CoCrFeMnNi（钴铬铁锰镍） 作为研究对象。他们就像用一根极细的"探针"去触摸材料表面，通过STM技术，成功在原子尺度上"看见"了材料表面的原子排列。
他们发现了两个惊人的现象：
1.表面存在"准长程有序"结构：原本被认为原子随机排列的合金表面，竟然自发组织成了两种具有特定周期性的超结构，如同在无序的沙地上，出现了精心排列的图案。这两种结构相对于材料本来的晶格，呈现出√5×√5R±26.6°的特定旋转关系。
2.看清了谁是谁：更关键的是，他们借助密度泛函理论（DFT） 计算，成功为STM图像中不同亮度的原子"对号入座"，确定了它们分别对应哪种元素。结果显示，在有序的超结构中，铁（Fe）、锰（Mn）、钴（Co）倾向于占据"明亮"的位置，而铬（Cr）和镍（Ni）则占据"暗淡"的位置。
这意味着，虽然合金整体成分是均匀的，但在微观尺度上，不同元素并非完全随机混合，而是形成了有规律、有偏好的排列方式------这就是传说中的表面局部化学有序。
研究意义
这项研究的突破性意义在于：
提供了最直接的证据：过去，科学家主要依靠X射线、中子散射等间接手段推断局部化学有序的存在，结果常常存在争议。这项研究通过STM实现了原子级的直接成像，让争论了多年的问题有了"实锤"。正如一位审稿人所评价的，这是"揭示了高熵合金表面化学有序的清晰图像"。
开辟了研究表面性能的新路径：合金的表面决定了其耐腐蚀、抗氧化和催化等关键性能。既然表面存在有序结构，那么这些结构就很可能直接影响这些性能。这项研究为理解并最终调控这些表面性能，提供了前所未有的微观视角。未来，我们或许可以通过"设计"表面的原子排列，来定制出性能更优的抗腐蚀涂层或高效催化剂。
为STM技术正名：扫描隧道显微镜虽然分辨率极高，但传统上被认为对元素不敏感。这项研究证明了，通过精细的实验和理论计算结合，STM完全可以成为研究复杂合金的有力工具，为高熵合金研究领域打开了一扇新的大门。
结语
这项研究就像为材料科学家们戴上了一副"原子眼镜"，让他们得以窥见高熵合金表面那曾经遥不可及的微观秩序。它不仅解答了一个基础科学问题，更为未来设计具有特定表面功能的高熵合金材料铺平了道路。
图1：CoCrFeMnNi表面的低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）形貌图及其快速傅里叶变换图像
图2：QLRO超胞、原子位点的定义及高度分析
图3：晶格局部畸变与准长程有序畴分布
图4：借助DFT计算的分波态密度进行元素指认
【注】小编水平有限，若有误，请联系修改；若侵权，请联系删除！