Pt 기반 금속간 촉매에서의 경직된 원자 배열은 구조적 안정성을 향상시키지만, 본질적으로 국소 전자 조절성과 조성 유연성을 제한한다. 이러한 한계는 양성자 교환 막 연료전지(PEMFCs)에서의 동적 전기화학 조건 하에서 촉매 최적화를 저해한다. 이를 극복하기 위해, 원자 수준의 조성 무질서를 구조적으로 정렬된 Pt–M(M = Co, Ni) 골격에 통합하는 상간(inter-sublattice) 무작위(ISR) 합금 전략을 보고한다. 2단계 이종에피택셜 성장 접근법을 사용하여, PtCo 금속간 시드의 M-아(亞)격자에 Ni 원자를 도입함으로써 결정학적 질서를 유지하면서 Co/Ni 분포를 무작위화한 촉매를 형성한다. 이러한 이중 질서–무질서 모티프는 구조적 대칭성과 화학적 복잡성을 분리시켜, 정밀한 전자 조절과 반응 적응형 유연성을 제공한다. ISR 촉매는 최적화된 d-밴드 충전과 중간 결합을 나타내며, 에너지부(Department of Energy, DOE) 2025 PEMFC 목표를 초과하는 ORR 활성과 내구성을 달성한다. 현장(in situ) 미시적 관찰, 방사광 분광 및 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 결합한 기구 분석은 격자 무질서와 Pt-스킨 형성이 표면 구조를 상호 시너지로 안정화하고 흡착 에너지를 조절함을 보여준다. 본 연구는 금속간 구조 내에서의 아(亞)격자 수준 무질서 공학을, 견고하고 조절 가능한 전기촉매를 개발하기 위한 유망한 합성 전략으로 정립한다. 또한 고체상 합성은 널리 확산된 PEMFC 보급을 위한 대량 생산을 가능하게 한다.

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