楊東翰 Tung-Han Yang

建構高熵奈米晶體庫與探索催化應用

自 2021 年在清大化工系獨立研究以來，建立多元晶體材料設計實驗室，聚焦於建構高熵奈米晶體庫，希望讓五元以上合金的開發從傳統試錯走向可預測、可設計，並推進其在能源與催化領域的應用與機制理解。帶領團隊定量解析各金屬前驅物的還原速率並建立反應動力學模型，結合混合熵的演化趨勢，成功預測並合成多種組成與晶相可控制的高熵奈米晶體。進一步地，我們以晶種成長與液相磊晶方法製備具有特定表面原子排列的高熵原子層，進而打造可調控的活性位點與吸附能分布，並率先實現數十種可調控合金奈米晶體在化學組成、晶體結構與幾何對稱上的系統性控制，也證實其在能源與催化相關反應中具備優異的應用潛力。為了更清楚驗證原子尺度的互溶特性並釐清反應機制，進一步整合同步輻射 X 光吸收光譜、高解析度穿透式電子顯微鏡與密度泛函理論計算，解析配位環境與鍵結特性，進而整理出由高熵晶面與界面化學所驅動、可用於氫氣氧化與氫氣生成等反應的材料設計規則。這些成果有助於在維持高活性的同時降低貴金屬用量，並提升水電解與燃料電池的效率與使用壽命，對淨零轉型與氫能產業具有直接助益。此外，我也積極推動產學合作，將奈米晶體觸媒的材料設計概念延伸到銅箔成長與半導體金屬化的液相磊晶等製程，促進研究成果落地並帶動專利布局，讓學術研究能更實際地回應產業升級需求，並擴大對社會福祉的影響。