多组分合金的抗菌特性

门把手、台面和扶手等高人流接触表面可能是病原体传播的接触点，这凸显了开发可主动自消毒材料的需求。金属因其耐久性而常用于这些表面，但许多金属还具有通过多种机制发挥作用的抗菌特性。本工作研究了由若干种生物活性金属组成的金属合金，目标是通过协同作用实现广谱、快速的生物活性。提出了一种熵驱动的稳定化范式，以制备铜、银、镍和钴的可扩展合金。利用组合溅射，在100 mm晶圆上制备了薄膜合金，每种元素在晶圆上的成分梯度为50%。随后对薄膜进行退火并处理并研究其合金稳定性。使用四种微生物——Phi6、MS2、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和大肠杆菌（Escherichia coli）——作为人类病毒与细菌病原体的替代物，对原生合金和退火薄膜均进行了生物活性测试。测试表明，与部分测试合金接触30秒后，Phi6（一种有包膜、单链RNA噬菌体，用作SARS-CoV-2替代物）减少了高达6.9个数量级（>99.9999%）。此外，无包膜、双链DNA噬菌体MS2，以及革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性枯草芽孢杆菌菌株，分别在30、20和10分钟接触后活性对数减少5.0、6.4和5.7。合金样品中的生物活性表现出对成分的强烈依赖，对数减少量随Cu含量直接成比例增加。退火后通过相分离富集Cu在某些样品中提升了活性。该结果启发了可用于设计理想生物活性表面的多种思路。