受数独启发的高香农熵合金

当前高熵合金（HEA）的定义通常基于构型熵。但该定义仅依赖于 HEA 的化学成分，因而无法区分编码于各种局域原子排布中且可由信息论中的香农熵度量的信息内容。受二维（2D）数独矩阵比二维随机矩阵具有更高平均香农熵这一发现的启发，我们提出高香农熵合金（HSEA），其结构基于三维数独矩阵。尽管形成三维数独 4 x 4 x 4 矩阵对原子排布存在约束，我们发现原型 HSEA——NbMoTaW 因更小的晶格畸变而比具有随机结构的同种 HEA 能量更低。我们计算了电子结构与力学性能，发现 HSEA 相比随机 NbMoTaW HEA 展现出增强的平均费米速度与延展性。最后，我们评估了 HSEA 中单空位与空位团簇的形成能，其构型分别模拟缺失一个和数个数字的数独谜题。我们发现产生此类空位需要一系列较大的能量，且取决于缺失原子的位置与种类。我们的工作表明，将香农熵引入 HEA 提供了揭示 HEA 更多原子细节的有用量度，且 HSEA 代表了 HEA 复杂能量图景中一片尚未探索的领域，可能赋予更优性能。