Ligas de alta entropia (HEAs) surgiram como candidatas promissoras para aplicações em energia sustentável, oferecendo um vasto espaço composicional para adaptar propriedades de superfície visando uma eletrocatálise eficiente [1]. O sistema quinário FeCoCrMnNi, conhecido como liga de Cantor [2], exibe um ordenamento atômico complexo em nanoescala que é fundamental para reações como a Evolução de Hidrogênio (HER). No entanto, os mecanismos atômicos que governam a segregação elementar e a estabilidade térmica durante a síntese permanecem elusivos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é investigar as trajetórias de fusão e ressolidificação de nanopartículas de FeCoCrMnNi isoladas (freestanding), visando compreender os mecanismos atômicos de segregação. A metodologia empregada consistiu em simulações de Dinâmica Molecular Totalmente Atomística (FAMD). Utilizando um termostato de Nosé-Hoover e potenciais MEAM, modelamos a evolução estrutural sob um ciclo térmico sistemático para mimetizar condições experimentais. Nossos resultados mostram uma segregação core-shell (caroço-casca) distinta impulsionada pela termodinâmica: o Ferro (Fe) atua como uma âncora estrutural, migrando para o núcleo para minimizar a energia potencial, enquanto o Manganês (Mn) segrega preferencialmente para a superfície. A Ordem Química de Curto Alcance (CSRO) revela forte afinidade para interações com o Fe no núcleo, excedendo a distribuição aleatória, enquanto a casca apresenta tendência de aglomeração (clustering) para o Mn, corroborando dados da literatura. Conclui-se que estas descobertas contribuem para a elucidação das origens energéticas da separação de fases, fornecendo diretrizes fundamentais para o planejamento de sítios ativos em materiais avançados para conversão de energia.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP - processo nº 2025/13975-7) e pelo CNPq (Processo 308428/2022-6). Os autores também agradecem ao Centro Multi usuário de Computação (CCM) da UFABC pelos recursos computacionais fornecidos.
Referências:
[1] N. Kumar Katiyar, K. Biswas, J.-W. Yeh, S. Sharma, C. Sekhar Tiwary, A perspective on the catalysis using the high entropy alloys, Nano Energy 88 (2021) 106261.
[2] B. Cantor, I.T.H. Chang, P. Knight, A.J.B. Vincent, Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys, Materials Science and Engineering A 375-377 (2004) 213-218.
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Pedro Alves da Silva Autreto
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