图片来源：非晶中国大数据库

金属玻璃独特的结构无序性赋予了其超高的催化与传感性能。然而，如何精确调控其原子结构以优化性能，一直是制约其实际应用的核心瓶颈。在非晶态材料领域，一个悬而未决的根本性问题是：我们能否像设计晶态材料一样，对看似“无序”的原子结构进行精准调控？

日前，南京理工大学兰司和朱贺教授联合香港大学陆洋教授和上海高等研究院曾建荣研究员通过微小的成分调整——仅改变4%的镍含量成功实现了对金属玻璃原子尺度结构的精准调控。相关研究成果以“Composition Engineering of Short-Range-Ordered Polyhedra in Ni-Mo-P-B Metallic Glass for Electrochemical Sensing”为题在Materials Today上发表。

研究人员首先通过高能同步辐射全散射（PDF）定性分析了Ni-Mo-P-B MGs的短程有序结构，其次通过PDF分析了Ni-Mo-P-B MGs的中程序尺度连通性，指数衰减函数拟合结果表明Ni64的有序特征长度更大，表明中程序结构更加有序。最后，采用DFT计算深入分析了成分调控引起的短程有序结构转变，结果表明Z10-BSAP的结构自由能低于Z9-TTP，其中化学有序的Z10多面体能量状态最低，直接表明几何和化学有序排列的出现是由热力学主导的。进一步通过*OH吸附能评估了电化学活性，与无序的Z9-TTP倾向富集Ni3和NiMo2位点不同，有序Z10-BSAP为Ni64表面提供了更高密度的Ni2Mo位点，从而更有效地促进葡萄糖氧化。通过“晶体-非晶结构同源性”这一全新结构设计策略，可以在已知晶体物质相图的指导下开发出更多的高性能金属玻璃，在实验上证明了金属玻璃的结构是可以理性设计的，为理解金属玻璃中结构与性能的关联提供了全新视角。在材料科学领域，从“试错”走向“设计”是永恒的追求，该成果标志着对金属玻璃的结构精确调控以实现性能优化的理解向前迈出了关键一步。

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https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103245